稳态传热和非稳态传热是两种不同的传热状态,它们分别对应着不同的物理现象和数学模型。
稳态传热(Steady-State Heat Transfer):
稳态传热是指系统达到一种状态,在这种状态下物体内部各点的温度不再随时间发生变化,即使存在热流,系统的温度分布也保持不变。这并不意味着没有热量传递,而是说流入系统的热量与流出系统的热量相等,从而使得温度分布稳定。
稳态传热的特点:温度分布随位置变化但不随时间变化。没有能量的积累,即流入系统的热量等于流出系统的热量。在数学上可以用偏微分方程的边值问题来描述。
稳态传热是一种理想模型状态,现实中其实几乎不存在。但在很多热力管道和高温设备中,内部或外部设置有温度反馈控制系统,或者其温度随时间变化较小。因此,其传热状态常常被简化为稳态传热状态模型,以方便设计计算。
稳态传热的应用:管道和热交换器中的传热;绝大部分工业过程中的传热问题;建筑物长期保温性能分析等等。
非稳态传热(Unsteady-State Heat Transfer):
非稳态传热是指系统处于变化的状态,物体内部各点的温度随时间而变化。这种情况下,系统可能正在加热或冷却过程中,直到最终达到新的平衡状态。
非稳态传热的特点:温度分布不仅随位置变化而且随时间变化。存在能量的积累,即在某一时刻流入系统的热量不一定等于流出系统的热量。在数学上需要用偏微分方程的初值问题来描述。
非稳态传热的应用:开关电源、间歇操作的化工设备等短暂加热或冷却过程;快速加热或冷却食品的过程;短期天气变化对建筑的影响等等。
稳态传热适用于长时间内系统状态几乎不变的情况。而非稳态传热适用于系统经历快速变化或短期加热/冷却过程的情况。