Теплопроводность.

Теплопроводность – это теплообмен соприкосновением. Наблюдается при прохождении через твердые и жидкие тела. Вследствие разности температур молекулы тела в той его части, где температура выше, обладают большей энергией и при столкновении с соседними молекулами передают им часть своей энергии. Так происходит перенос тепловой энергии от одних молекул к другим.

Рис. 8.1 Теплопроводность через однослойную стенку

По эмпирическому закону Фурье количество теплоты, проходящее в твердом теле от одной поверхности стенки к другой, пропорционально поверхности стенки, разности температур на поверхностях стенки и времени; обратно пропорционально поверхности стенки, разности температур на поверхностях стенки и времени проведения теплоты. При времени 1 сек.

, Вт (8.1)

где и - температуры на поверхностях стенки, °С.

- толщина стенки, м; F – площадь стенки, м²; λ – коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/мК.

Отношение называют термическим сопротивлением при теплопроводности и обозначают R. Тогда уравнение Фурье можно выразить

, Вт (8.2)

Если стенка выполнена из нескольких слоев, например, из трех:

, м²К/Вт (8.3)

Если стенка цилиндрическая, то

(8.4)

Рис. 8.2 Теплопроводность через плоскую многослойную стенку

Количество передаваемой теплоты для цилиндрической стенки

, Вт (8.5)

где ℓ - длина стенки, м.

Задание:

1. Каково значение теплопроводности для стенки толщиной δ, если разность температур на поверхности стенки ∆t, а тепловой поток q.

№ варианта	δ, мм	∆t, °С	q, Вт/ м2
1/11	27/50	30/45	100/130
2/12	30/40	33/40	110/120
3/13	28/35	35/31	120/115
4/14	33/38	40/30	115/110
5/15	32/45	38/45	115/100
6/16	31/30	33/30	100/120
7/17	35/31	45/35	110/115
8/18	38/42	35/40	120/120
9/19	40/32	35/30	125/100
10/20	37/44	30/50	125/120

2.Вычислить плотность теплового потока через стенку, если она выполнена из материала, указанного в таблице с коэффициентом теплопроводности λ, Вт/мК. Толщина стенки δ, температура на поверхностях стенки и .

3.Паропровод с наружным диаметром 150+2*№вар., мм и толщиной стенки 3 мм – четный вар., 5 мм – нечетный изолирован материалом с коэффициентом теплопроводности 0,14 Вт/мК – четный вариант, 0,15 Вт/мК – нечетный вариант, δ=60. Температура на внутренней поверхности 270 °С – четный вариант, 300 °С – нечетный вариант, на внешней – 45°С – четный вариант, 50 °С – нечетный вариант. Найти величину теплового потока на 1 м длины (потери теплоты одним погонным метром паропровода). Теплопроводность стальной стенки 50 Вт/мК.

4.Стенки сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной 250 мм с коэффициентом теплопроводности 0,77 Вт/мК. Температуры на наружных поверхностях стенки 110°С и 25°С. Найти толщину слоя минеральной ваты, чтобы величина теплового потока не превышала 100 Вт/м² . (Коэффициент теплопроводности λ минеральной ваты равен 0,055 Вт/мК).

№ п/п	Материал, λ, Вт/мК	δ, мм	°С	°С	№ п/п	Материал, λ, Вт/мК	δ, мм	°С	°С
1	Сталь 40	50	1 0 0	40	11	Бетон 1,0	60	105	40
2	Бетон 1,0	50	1 0 0	40	12	Асбошифер 0,2	60	105	40
3	Огнеупорный кирпич 0,1	50	1 0 0	40	13	Сталь 40	60	105	40
4	Асбошифер 0,2	50	1 0 0	40	14	Красн. кирпич 0,77	60	105	40
5	ж/бетон 1,55	50	1 0 0	40	15	Силикатн. кирпич 0,8	60	105	40
6	Красн. кирпич 0,7	50	1 0 0	40	16	ж/бетон 1,55	60	100	35
7	Силикатн. кирпич 0,8	50	1 0 0	40	17	Сталь 40	55	100	35
8	Асбошифер 0,35	60	1 0 5	45	18	Огнеупорный кирпич 0,1	55	100	35
9	Бетон 1,0	60	1 0 5	45	19	Красн. кирпич 0,7	55	100	35
10	Сталь 40	60	1 0 5	45	20	Асбошифер 0,3	55	100	35

_{Практическое занятие №9.}