18.Элементарный и сложные виды теплообмена.

Всего существует три простых (элементарных) вида передачи тепла:

Теплопроводность- передача теплоты при перемещение мельчайших частиц вещества атомов и молекул, осущ. при всех агрегатных состояниях вещества.

Конвективный теплообмен-передачатеплоты при перемещение вещества большими объемами, осущ. только в газах и жидкостях.

Конвективный теплообмен подразделяется на теплообмен при вынужденной конвекции и при свободной конвекции когда Ж или Г приводиться в движение каким-либо устройством.

Тепловое излучение-теплота на поверхности тела преобразуется в электромагнитную волну со скоростью света и при достижение другого тела, поглощается и опять превращается в теплоту.

Существуют также различные виды сложного переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов. Основные из них:

• теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела);

• теплопередача (теплообмен от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку);

• конвективно-лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией).

19.Основной закон теплопроводности. Коэффициент теплопроводности. Конвективный теплообмен. Формула Ньютона. Коэффициент теплоотдачи.

Тепловой поток , .

Закон Фурье: тепловой поток пропорционален градиенту температуры и площади, то есть .

Плотность теплового потока , .

Коэффициент теплопроводности - количество теплоты, которое проходит в единицу времени через единицу поверхности через единичную толщину стенки при перепаде температуры в один градус, .

Конвективный теплообмен – процесс передачи теплоты, который осуществляется в пространстве (в объёме), за счёт движения макро частиц.

В этом процессе идёт совместное действие конвекции (движения) и передачи теплоты за счёт теплопроводности.

Уравнение Ньютона: , где - толщина приграничного слоя, в котором теплопередача происходит за счёт теплопроводности; - коэффициент конвективного теплообмена, .

Коэффициент теплоотдачи характеризует интенсивность процесса теплоотдачи. Теплоотдачей называется процесс теплообмена между поверхностью твердого тела и жидкостью, а поверхность тела, через которую переносится теплота - поверхностью теплообмена или теплоотдающей поверхностью. Единица измерения коэффициента теплоотдачи Вт/(м2*К). Его численное значение равно тепловому потоку от единичной поверхности теплообмена при разности температур поверхности и жидкости в 1 К.

q=α(Тп-Тж)

20.Дифференциальное уравнение теплопроводности. Краевые условия.

Условности:

1. Теплофизические свойства системы: , , .

2. Микрочастицы тела неподвижны.

3. Внутренние источники теплоты распределены в теле равномерно.

, где – коэффициент температуропроводности, характеризующий скорость изменения температуры в любой точке тела, ;

– теплоемкость тела; – плотность тела; – объемная плотность тепловыделения, вm/м³; – температура; – оператор Лапласа.

Краевые условия

Дифференциальное уравнение описывает в самом общем виде все без исключения задачи теплопроводности. Для решения конкретной задачи необходимо к дифференциальному уравнению присоединить математическое описание частных ее особенностей. Эти дополнительные данные, которые ха­рактеризуют конкретное единичное явление, называются краевыми условиями, или условиями однозначности.

Существуют различные условия однозначности: геометрические — характеризующие форму и размеры тела, в котором протекает процесс теплопроводности; физические — характеризующие физические свойства тела; временные — характеризующие распределение температуры тела в начальный момент времени; граничные — характеризующие взаимодействие тела с окружающей средой. Граничные условия в свою очередь бывают трех родов:

1) первого рода, задается распределение температуры на поверхности тела в функции времени;

2) второго рода, задается плотность теплового потока для всей поверхности тела в функции времени;

3) третьего рода, задаются температура окружающей среды tж и закон теплоотдачи между поверхностью тела и окружающей средой — закон Ньютона—Рихмана:

,

где tc — температура поверхности тела; a — коэффициент пропорцио­нальности, называемый коэффициентом теплоотдачи, Вт/(м2×К).

,получаем математическую формулировку граничных условий третьего рода. В результате решения дифференциального уравнения теплопроводности совместно с условиями однозначности можно найти температурное поле, а на основании закона Фурье — соответствующие тепловые потоки.