Читайте также:
|
В середовищi, яке має неоднорiдний розподiл температури (в рiзних точках середовища рiзнi температури), самодовiльно виникає потiк внутрiшньої енергiї, який називають тепловим потоком.
Якщо в середовищi немає iнших механiзмiв перенесення енергiї, наприклад, дифузiї рiзнорiдних речовин, фiзико-хемiчних перетворень, керованих течiй т.i., тепловий потiк завжди є направленим вiд областей з бiльшою температурою до областей з меньшою температурою. Таке перенесення може вiдбуватись рiзними фiзичними процесами (механiзмами).
• Перенесення теплової енергiї може вiдбуватись внаслiдок взаємодiї часток, з яких складається середовище (атоми, молекули, iони, електрони), такий процес називають теплопровiдністю.
Теплопровiднiсть має мiсце в твердих тiлах та прошарках рiдини та газу,
в яких макрорух груп молекул є неможливим.
Перенесення теплоти внаслiдок перенесення в просторi з неднорiдним полем температури маси речовини називають конвекцiєю.
Конвекцiя може виникнути в рухомих середовищах – рiдинах, газах за рахунок зовнiшніх або внутрiшнiх сил.
В першому випадку говорять, що має мiсце примусова конвекцiя,
в другому – вiльна конвекцiя.
• Третiм механiзмом перенесення тепла є
промiнювання
– перенесення енергiї електромагнiтними хвилями, якi генеруються внаслiдок теплового руху та перерозподiлу енергiї при взаємодiї частинок речовини мiж собою. Перенесення теплової енергiї електромагнiтними хвилями можливe в прозорому чи частково прозорому для таких хвиль середовищi.
Перенесення теплоти кiлькома фізичними механiзмами одночасно називають
складним теплообмiном.
• Практичне завдання всiх теплових розрахункiв полягає в визначеннi температурних полiв та кiлькостi перенесенного тепла, здебiльшого в твердих тiлах або об’ємах рiдин (газiв) визначеної геометричної форми.
• Процесс перенесення теплоти мiж рiзнорiдними середовищами (тверде тiло – газ, тверде тiло – рiдина, рiдина – газ) називають тепловiддачею.
• Процес перенесення теплоти вiд одного текучого середовища до другого через стiнку, яка їх роздiляє, називають теплопередачею.
• При обчисленнi кiлькостi теплоти,Q, що вiддається (тепловiддача) або передається (теплопередача), використовують подiбнi між собою спiввiдношення:
1,1
де
• Q – кiлькiсть теплоти,
• F – площа поверхнi, через яку проходить тепло,
• – час проходження теплоти,
• Тст,Тр,Тр1,Тр2 - середнi температури стiнкi, рiдин (газiв).
Найбiльш загальним спiввiдношенням для визначення кiлькостi теплоти можна вважати рiвняння
1.3 
де R – термiчний опiр, величина зворотня коефiцiєнтам тепловiддачi або теплопередачi.
В складних системах термiчний опiр мiж двома тілами визначають як суму опорiв на шляху теплового потоку.
2.Теплопровідність.
2.1 Диференцiальне рiвняння теплопровiдностi.
• При розгляді процесів теплопровідності спираються на основий закон (гіпотезу) теплопровідності – закон Фур’є, якийвстановлює зв’язок між розподілом температури в тілі та кількістю тепла, dQ, що протікає через елемент поверхні dF, за час dτ, в напрямку нормалі до ізотермічної поверхні в тілі (рис 1.1)
, Дж, 2.1
• де λ, Вт/(м∙К), є коефіцієнт пропорційності, який надалі будемо називати коефіцієнтом теплопровідності тіла, t – температура.
Рис 1.1 Градiєнт температури
При розв’язку конкретних задач частіше оперують не кількістю тепла Q,
а густиною теплового потоку, q:
Вт/м2 2.2
і тоді закон Фур’є може бути представлений у вигляді:
q ═ − λ· grad t. 2.3
Рис. 2.1. Діапазон змін для різних матеріалів.
• Теплопровідність металів
в першу чергу обумовлена теплопровідністю гратки твердого тіла і рухом вільних електронів. Наявність електронного газу суттєво впливає на величину коефіцієнта теплопровідності металів. Теплопровідність чистих металів та їх стопів залежить від кристалічної структури, розміру та орієнтації зерен. Теплопровідність стопів не є аддитивною величиною.
Рис 2.2. Теплопровiднiсть стопу серебра та мiдi.
1 – при t = - 180 оС; 2 - при t = 0 оС; 3 - при t = +100 оС;
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 75 | Нарушение авторских прав