лекции / Темпер.поле

Термич.поле. Градиент температуры.

Теория теплообмена- учение о самопр.необратимых процессах распр-я теплоты в пространстве. Для кол-й оценки теплоты, передаваемой в ед.времени ч/з произв.поверхность вводят понятие теплового потока Q [Дж/с=Вт].Тепловой поток, отнес-й к площади пов-ти наз-ся плотностью теплового потока или уд.теплов.потоком q [Дж/(с·м²)=Вт/м²].

Под температурным полем понимают совокупность мгновенных значений температур во всех точках изучаемого пространства. Температура различных точек тела t определяется координатами х, у, z и временем т. Поэтому в общем случае t(r_в,τ)=t(x,y,z, τ),где r_в – радиус-вектор точки, x,y,z – координаты, τ – время. Поле, изменяющееся во времени наз-ся нестационарным или неустановившимся, в противном случае стационарным или установившимся, т.е. t(r_в)=t(x,y,z).В скалярном поле можно выделить поверхность в 3-х мерном случае и изолинии в двумерном случае, как пов-ти или линии с одинаковыми знач-ми т-ры (изотермич.пов-ти или изотермы).По расположению этих изолиний оценивают интенсивность изменения т-ры в различ.направлениях. Наиболее быстрое изменение скал.поля хар-ся градиентом:

где - оператор Набла.

Механизмы и законы переноса теплоты. Явление теплопроводности, теплоотдачи и излучения.

Различают 3 механизма (процесса) переноса теплоты: 1) теплопроводность (кондукция) – перенос распр-я энергии только вследствие взаимодействия структурн.частиц в-ва (молекул, ионов, атомов, своб.эл-нов).В чистом виде теплопр-ть имеет место в тв.телах, в неподвиж. слоях жидкости или газа.

2) Конвекция – прц.переноса теплоты вследствие перемещения относ-но больших масс в-ва в неоднородном поле тем-р. Этот процесс имеет место в движ.квазисплошных средах (жидкостях, газах, сыпучих средах, в плазме)

3) Излучение (радиация) – пр.переноса энергии, выделившейся вследствие тепл.движения в в-ве в виде э/м волн ч/з полносью или частично прозрачную для них среду.

Сложным теплообменом наз-ся пр-сы переноса теплоты одновр.неск. способами. Теплопередачей наз-ся пр-с теплообмена м/у средами, разделенными отчетливой границей (н-р, тв.тела - текучая среда, пов-ть раздела газ – жидкость или 2-х несмешивающихся жидкостей).

Теплопередача – процесс теплообмена м/у средами,разделенными некот.перегородкой. При расчете теплопроводности в среде пользуются з-ном Фурье: λ – коэф-т теплопроводности среды, Вт/(м·гр). Для расчета теплопроводности применяют ф-лу или з-н Ньютона-Рихмана: Вт или Вт/м² (1.2), где α – коэф-т теплоотдачи [Вт/(м·К]; t_f, t_w – Темп-ра теплоносителя и поверхности.

При α=const, t_f =const, t_w = const: .

Теплопередачу часто рассчитывают по формуле: , где k [Вт/(м²·К)] – коэф-т теплопередачи; - температуры.