如果空間中各點的溫度隨時間而改變，是多種因素的函式，此時發生的傳熱稱為非定態傳熱。
基本介紹
- 中文名：非定態傳熱
- 外文名：unsteady state heat transfer
- 特點：隨時間溫度是變化的
- 計算方式：用溫度和用流量
- 形式：函式表示
- 套用：化工生產
非定態傳熱 簡介,定態傳熱與非定態傳熱,非定傑傳熱過程原理,概述,非定態熱傳導方程,非定態傳熱的計算,
非定態傳熱 簡介
非定態傳熱（unsteady state heat transfer）在傳熱系統各點的溫度隨時間而改變的熱傳遞過程。工業生產上間歇操作的換熱設備和連續生產時設備的起功和停車過程都為定態傳熱。圖為不套式加熱釜，釜1內加滿冷物料後夾套2中通入蒸汽進行加熱，釜內冷物料溫度不斷升高，直到達到指定的溫度。在此過程中，物料的溫度隨時間而變化，故為非定態傳熱。
加熱釜
加熱釜定態傳熱與非定態傳熱
若傳熱系統（如換熱器）中沒有熱能積累，輸入系統的熱能等於輸出系統的熱能，系統中各點溫度僅隨位置變化而與時間無關，這種傳熱過程稱為定態傳熱。若傳熱系統（如換熱器）中有熱能積累，即輸入系統的熱能不等於輸出系統的熱能，系統中各點溫度不僅與位置有關而且與時間有關，這種傳熱過程為非定態傳熱。
非定傑傳熱過程原理
概述
對一個傳熱過程而言，在達到穩定狀態前，必定需要一段時間使非定態條件消失。例如，計算定態條件下通過一固體壁的熱通量時，未考慮達到定態傳熱前的一段非定態過程，但實際上在這個過程中由於壁面一側被加熱而使該壁面溫度不斷上升。
工業上涉及大量的加熱和冷卻問題，因此非定態傳熱過程非常重要。例如，在冶金過程中，對各種幾何形狀的金屬，為預測達到一定溫度所需要的時間，就必須能夠估算其加熱或冷卻的速度。對食品加工業——如罐頭加工業——易腐敗的罐頭食品需浸入蒸氣浴中加熱，或浸沒在冷水中冷卻。在造紙工業中，木料在加工前需先經過蒸氣浴處理。這些處理過程大都是將物料突然浸入高溫流體或低溫流體中。
非定態熱傳導方程
下面根據右圖圖推導固體中非定態一維熱傳導方程。在一邊長為Δx，Δy，Δz的立方體中，熱沿著z方向傳遞，則在x方向上：
一維非定態熱傳導
一維非定態熱傳導qz 
式中變數y，z和時間t均為常數，對上述立方體進行熱量衡算：
熱量輸入速率+熱量生成速度=熱量輸出速率+熱量累積速率
非定態傳熱的計算
利用流經夾套或浸沒在容器料液中的蛇管內的流體，對盛放於容器中的料液進行換熱，料液溫度可視為均一，但因料液是一次投放的間歇操作，料液溫度隨時間而變，其傳熱過程為非定態傳熱過程。
寫出瞬時的傳熱速率方程及熱量衡算式（即作為擬定態的傳熱過程處理），經相應結合，建立傳熱時間與溫度變化關係的微分方程。進而，以操作起始、終了要求為邊界條件，則可積分得出非定態傳熱操作時間與料液溫度的關係式。
現以化工中常見的兩種非定態傳熱計算為例：
（1）用溫度Tk的飽和蒸汽，以間壁換熱，將容器中盛有的冷液量mc（kg），從溫度ti升高到t，所需換熱時間τ為 
公式
公式（2）用流量為Wc（kg/s），初溫為ti的冷流體，以間壁換熱，將盛放在容器中的熱料液mh（kg）由初溫Ti降溫到T，終了瞬時冷流體出口溫度為t，計算所需冷流體流量Wc的關係式和所需換熱時間τ的關係式分別為：
公式