1) Теплота, Тепловой поток, Плотность теплового потока, Линейный тепловой поток
Теплота – количество энергии, которое может быть передано от одного тела к другому 3-мя известными методами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Теплота – одна из форм передачи энергии.
Тепловой поток - количество теплоты Q , проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность F. (Дж/с =Вт)
– коэффициент
пропорциональности есть физический
параметр вещества и называется
коэффициентом теплопроводности,
Вт/(м·°C);
,
- диф-лы температуры и нормали.
Величина
теплового потока
и
плотность теплового потока
являются векторами, за положительное
направление которых принимают направление
по нормали к изотермической поверхности
в сторону уменьшения температуры
Плотность теплового потока – количество теплоты Q , передаваемое в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности.
(Вт/м2)
Линейный тепловой поток – тепловой поток, отнесённый к единице длины трубы.
(Вт/м)
?
2) Теплопроводность. Способность передачи теплоты теплопроводностью
Теплопроводность – процесс распространения теплоты при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела, имеющих различные температуры .
Особенности передачи теплоты теплопроводностью: этот вид передачи теплоты может происходить в любых телах, но механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. В жидкости, тв. Телах диэл-х – перенос теплоты осуществляется путём непосредственной передачи теплового движения молекул и атомов соседним частицам вещества. В газообр.в -вах, распростр происх. в результате диффузии молекул молекул и атомов, а также передачи энергии за счёт их соударения. В металлах за счёт диффузии свободных электоронов и упругих колебаний крист. решётки.
3) Закон Фурье для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты
Закон Фурье - основной закон теплопроводности.
Количество
теплоты, проходящей через элемент
изотермической поверхности
за промежуток времени
,
пропорционально температурному
градиенту.
– есть физический параметр вещества, и называется коэффициентом теплопроводности, Вт/(м·°C)
-
для теплового потока;
- для плотности теплового потока;
-
для полного количества теплоты.
4) Размерность, физ. смысл коэффициента теплопроводности
Коэффициентом теплопроводности – к-т характеризующий количество теплоты , передаваемое на единицу длины поверхности , в единицу времени при разности температур в один градус . Величина справочная и определяется опытным путём.
,
Вт/(м·°C) знак
минус показывает противоположность
направлений векторов теплового потока
и температурного градиента.
5) Формулы для расчёта полноного кол-ва теплоты, тепл. потока и плотности теплов. потока через одно- много слойную стенки.
Однослойная
стенка:
;
;
.
Многослойная
стенка:
;
;
.
6
)Графическое
представление температурного поля в
одно- (много) слойной стенке
указать лям
7)Формула для расчета линейной плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную цилиндрическую стенку
Однослойная
стенка:
;
;
.
Многослойная
стенка:
;
;
.
8
)
Графическое представление температурного
поля в одно- (много) слойной цилиндрической
стенке
+ рис многослойной
указать лям
9) Конвективный теплообмен. Теплоотдача
Теплообмен - самопроизвольный необратимый перенос теплоты (энергии в форме теплоты) между телами или участками внутри тела с различной темперетурой.
Теплообмен путем соприкосновения между поверхностью твердого тела и жидкостью или газом, обтекающим это тело, называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. Совместный процесс передачи теплоты конвекцией и тепропроводностью.
10) Закон Ньютона – Рихмана для плотнсти теплового потока,теплового потока и полного количества теплоты.
Закон
Нью́тона — Ри́хмана —
эмпирическая закономерность,
выражающая тепловой
поток между
разными телами через температурный
напор.
– температурный напор.
-
для теплового потока; Количество теплоты,
отдаваемое жидкостью твердой стенке
или воспринимаемое жидкостью от стенки
в единицу времени.
-
для плотности теплового потока. Количество
теплоты, отдаваемое жидкостью твердой
стенке или воспринимаемое жидкостью
от еденицы площади стенки в единицу
времени.
-
для полного количества теплоты. Количество
теплоты, отдаваемое жидкостью твердой
стенке или воспринимаемое жидкостью
от стенки.
11)Размерность, физ. смысл коэффициента теплоотдачи
α – коэффициент, характеризующий условия теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела, называемый коэффициентом теплоотдачи, Вт/(м2•К)
Коэффициент теплоотдачи представляющий собой плотность теплового потока подведенного (отведенного) к единице поверхности тела при разности температур между твердым телом и жидкостью 1К или °C.
1
2)
Графическое представление температурного
поля на границе тв. тело – текучая среда
13) Уравнение подобия конвективного теплообмена (в общем виде,для вынужденной и свободной конвекции)
-
уравнение подобия для конвективного
теплообмена в общем виде.
-
для вынужденной конвекции.
-
для свободной конвекции.
14) Определяющие критерии конвективного теплообмена при свободно и вынужденной конвекции
Определяющие критерии конвективного теплообмена – числа подобия, составленные только из заданных величин математического описания задачи (Re, Pr, Gr).
;
;
,
где
β
– коэффициент объемного расширения
(1/К) ;
-
a
– коэффициент температуропроводности
(м2/с).
-
15) Физический смысл критериев Рейнольдса, Грасгофа, Нуссельта, Прандтля
Число Рейнольдса – критерий гидродинамического подобия, характеризуется соотношением сил инерции и молекулярного трения (вязкости).
Число Грасгофа характеризует соотношение подъемной силы, возникшей вследствие разности плотностей нагретых и холодных объемов жидкости и силы молекулярного трения.
Число Нуссельта, или критерий теплоотдачи, характеризует соотношение тепловых потоков, передаваемых конвективным теплообменом и теплопроводностью по нормали на границе твердое тело – жидкость.
Число Прандтля характеризует теплофизические свойства жидкости и их влияние на конвективный теплообмен.
16) З-н Стефана Больцмана ( для а.ч.т , серого , белого) тела, плотности теплового потока , теплового потока и полного количества теплоты.
3акон Стефана – Больцмана - плотность суммарного излучения абсолютно черного тела прямо пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени
Для абсолютно черного тела:
где
σ0,
c0
–
коэффициенты пропорциональности
(постоянные излучения).
-
тепловой поток для а.ч.т.;
- количество теплоты.
Для серого тела:
(Вт/м2).
- плотность теплового потока, где с –
коэффициент пропорциональности для
с.т.;
;
.
Для газов:
;
;
,
где
-
относительная излучательная способность
(степень черноты) серого тела.