Читайте также:
|
Количество теплоты W (Дж) представляет собой энергию, передаваемую более нагретым телом менее нагретому телу, не связанную с переносом вещества и совершением работы.
Тепловой поток Q (Вт)– величина мощности, равная отношению количества теплоты d W (Дж), прошедшего через некоторую поверхность S, к интервалу времени d t (с), за которое прошло это количество теплоты
Q = d W/ d t. (6.1)
Поверхностная плотность теплового потока (плотность теплового потока) q (Вт/м2) – векторная величина, равная отношению теплового потока d Q к площади поверхности d S, через которую проходит этот поток
q = (d Q/ d S) n,(6.2)
где n – единичный вектор, сонаправленный с направлением потока теплоты.
Теплообменом называется самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным полем температуры. Различают следующие виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, лучистый теплообмен.
Интенсивность передачи теплоты при теплопередаче характеризуется суммарным коэффициентом теплопередачи s (Вт/м2К) стенки толщиной d. Значение s численно равно количеству теплоты, которое передано в единицу времени через единицу площади поверхности при разности температур в 1 о С между поверхностью и средой (теплоносителем) (рис. 6.1, а).
а) б) в) г)
Рис. 6.1. Теплопередача через стенки с различной площадью и слоями
Величина R т, определяемая как
R т = 1/s, м2К/Вт, (6.3)
называется термическим сопротивлением (сопротивлением теплопередаче) стенки толщиной d при площади s, равной единице (рис. 6.1, а).
При анализе и расчете теплоотвода от аппаратов и конструкций используется формула Ньютона
W = s S (t – t 0)t = s S D t t, Дж, (6.4)
где S - площадь охлаждения, t – температура тела, t 0 – температура окружающей среды, t - время; D t - температурный напор.
С учетом (6.4) можно записать, что мощность тепловых потерь P т (тепловой поток Q) проходящих через полную поверхность S (рис. 6.1, б) равна
Q = P т = s S (t – t 0), Вт, (6.5)
a мощность теплопотерь q, связанных с единицей поверхности (поверхностная плотность теплового потока), определяется выражением:
q = sD t, Вт/м2. (6.6)
С одной стороны, как следует из соотношения (6.4), формула Ньютона определяет количество теплоты (энергию) – тепловые потери (теплопотери), которые отводятся в окружающую среду через площадь S при известном коэффициенте теплопередачи s за время t (рис. 6.1, б).
С другой стороны, соотношения (6.4), (6.6) представляют коэффициент теплопередачи s как физическую величину, характеризующую интенсивность теплопередачи и равную отношению плотности теплового потока (q) на стенке (поверхности раздела) к температурному напору (D t).
Принято различать различные виды граничных условий при нагреве тел:
1. граничное условие первого рода, при котором задается закон распределения температуры t п на поверхности тела в любой момент времени, т.е.
t п = f (t), в частности:
t п = t 0 = const,
t п = t 0 + bt,(6.7)
t п = t 0 = cosw t.
2. Граничное условие второго рода, при котором задается закон распределения теплового потока q п на поверхности тела в любой момент времени, т.е. q п = f (t), в частности:
q = const. (6.8)
3. Граничное условие третьего рода, при котором на поверхности тела имеет место конвективный теплообмен тела с окружающей средой, в частном случае можно записать:
t п = t 0, (6.9)
где t ср - температура среды.
4. Граничное условие четвертого рода, при котором на поверхности тела имеет место теплообмен тела с окружающей средой, например, с другим соприкасающимся телом.
Дата добавления: 2015-07-17; просмотров: 116 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Измерения и обработка результатов | | | Теплопроводность плоской стенки |