谢邀,同时感谢各位的支持,啥都没写就能给这么多赞。首先,我先介绍一下传热的一些理论,免得后面的计算部分大家看不懂思路。 一般认为,传热有三种途径:热传导、热对流、热辐射。导热依靠分子热运动来将蕴含的能量(宏观表现为热能)传递出去;而热对流,则主要是通过流体经过固体表面,通过流动这种过程带走热,微观上也存在着热传导(比如边界层内),但是一个明显的区别是,热传导的物质是没有宏观运动的,而热 展开
谢邀,同时感谢各位的支持,啥都没写就能给这么多赞。首先,我先介绍一下传热的一些理论,免得后面的计算部分大家看不懂思路。 一般认为,传热有三种途径:热传导、热对流、热辐射。导热依靠分子热运动来将蕴含的能量(宏观表现为热能)传递出去;而热对流,则主要是通过流体经过固体表面,通过流动这种过程带走热,微观上也存在着热传导(比如边界层内),但是一个明显的区别是,热传导的物质是没有宏观运动的,而热对流中是存在着流体的运动,将热量真正的“带走”;而热辐射主要靠各种频率的电磁波将热能散发出去。 对于本问题中的设定,可以认为被子表面的温度和空气温度差不多,那么发出的辐射能从黑体辐射定律出发可以认为是非常小的。(黑体辐射定律:黑体辐射力正比于温度的四次方,这里被子外表面的温度和环境的温差较小,此处的热传递我认为可以忽略。) 接下来我讲一下涉及的传热公式,分为热传导部分和热对流两部分 热传导公式,在这里可以应用根据傅立叶定律,热导率的定义式为其中,x为热流方向,q为热流量,k为热导率。 对于理想情况的大平板,热传导公式如下:而对于理想情况的圆柱壳体,则是如下公式:接下来是对流部分的公式 ,为了便于计算,直接根据牛顿冷却定律得到所需的h(引自百度百科):接下来是对流部分的公式 ,为了便于计算,直接根据牛顿冷却定律得到所需的h(引自百度百科):以上便是我们接下来所需的所有公式,下面开始计算。================================================================ 根据题主的问题,我虚拟了一个场景,参数如下: a 题主躺下时,视为长1.5m(L=1.5) 半径0.3m(r1=0.3)的恒温圆柱体(请题主不要打我 我是想计算省事点。。。) b 手里只有一条厚棉被,厚度5cm(d1=0.05m),导热系数经查询定义为λ1=0.072w/K*m c 还有一条羊毛毯子,厚度1cm(d2=0.01m),导热系数经查询定义为λ2=0.054w/K*m d 两条被子之间的缝隙以及人和被子之间的缝隙,被平均为d=1mm的气隙,气隙认为是静止空气,图省事 气隙导热系数为λ=0.023w/K*m e 空气的自然对流换热系数h=20w/(K*m^2)/*补充一下自然对流和强制对流的区别:物体仅靠流体热胀冷缩的密度差引起流动来进行热对流就视为自然对流,外界提供推动力让流体运动换热则是强制对流,比如吃面的时候,吹气算强制对流,坐那等算自然对流。我就不给题主上强制对流这么惨的外界条件了*/题主比较怕冷,捂得很严,所以头脚假设两端不传热室内温度0℃(T2),楼主体温37℃(T1),同时,假设地面是恒温0℃(T2),这个后面会用到这样经过简化,楼主就变成了一侧包着两层被子的半个圆柱体,计算如下:首先是棉被在里面,毛毯在外面:带入参数,经计算为:56.9864瓦然后是毛毯在里,棉被在外,类似上述公式(太麻烦了,就写了 (ˉ﹃ˉ) ),经计算为:35.2413瓦这里可以得出结论,毛毯在里面,棉被在外面,单纯考量被子这一部分的散热的话,相对散热更少。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~轮子哥的答案中提到,可以一个当褥子另一个当被子来暖,那么我们接下来试一试这种情况的散热大概是什么样的。我们再来虚拟一个场景: 还是认为题主为切一半的圆柱体,目前正在武汉某屌丝学校一个没有空调的宿舍里过夜,屋子里连床都没有,只能躺在恒温0℃的地面上( =______,= )。题主手里还是只有上述参数的一条被子和一条毯子。 那么我们可以发现,压在身下的褥子是不与空气接触的,那么它仅有热传导,而不具有热对流;但是对于被子还是认为存在自然对流。 首先是把毯子当褥子,棉被当被子盖: 计算结果为:251.824W 同样的原理,棉被做褥子,毛毯做被子,计算结果为:175.590W可以得出结论,基于以上参数,棉被做褥子,毛毯做被子,可以有效的抵挡低温。=============================================================== 通过对第一段公式及数据的观察,我们可以发现,在热量向外扩散的时候,温差起着“推动力”的作用,而物体的导热及对流性能可以折算成某种“阻力”的作用,并且,在圆柱壳体条件下,热扩散的整个过程中,越早的给热量传递以更大的阻力,越能够提升保温效果,因为这样会使得保温材料对外界的温度差更小,更不容易散热。 同时可以计算出视为平板时 ,棉被的热阻是1.44而毛毯的热阻是5.4,这种差距直接影响了后半部分计算出的散热量,衣物的物性参数是我直接上网搜的,具体适用情况我没有去深究,如有错误请批评指正。使用其他的物性参数,可以带来完全不同的结果,并且由于上面所使用热学公式具有大约10-20%的不确定度,真实生活中的情况也无法完全依靠上述参数来决定,但是基础理论是可以参照的。以上就是我的回答,希望能给楼主以帮助/*囧rz ,答完才发现按题主的设定,两条被子的导热系数应该差不多才对,而不是我定义的这种不同的保暖性能,实在是算累了,哪天再改吧*/附一张去年寒假,零下约45度左右我家门口清晨的照片:显示全部 收起