Инженерные сети ответы к зачету

2012

Вопрос 1 Виды передачи тепла

Теплообмен представляет собой сложный процесс, который можно расчленить на ряд простых процессов. Различают три элементарных принципиально отличных от другого процесса теплообмена – теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Процесс теплопроводности происходит при непосредственном соприкосновении ( соударении ) частиц вещества ( молекул, атомов и т.д. ), сопровождающемся обменом энергии и их теплового движения. Механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. Тела с малой теплопроводностью называют теплоизоляционными.

Процесс конвекции происходит лишь в жидкостях и газах и представляет собой перенос теплоты в результате перемещения и перемешивания частиц жидкости или газа.

Процесс теплового излучения состоит в переносе теплоты от одного тела к другому электромагнитными волнами, возникающими в результате сложных молекулярных и атомных возмущений.

1. Перенос теплоты от одного тела к другому, а также между частицами данного тела происходит только при наличии разности температур и направлен всегда в сторону более низкой температуры.

2. Количество теплоты, переносимой в единицу времени, называется тепловым потоком Q. Отношение Q к единице площади F, м², называется поверхностной плотностью теплового потока q, Вт/м²:

3. Температурное состояние тела или системы тел можно охарактеризовать с помощью температурного поля, под которым понимается совокупность мгновенных значений температур во всех точках изучаемого пространства. Температурное поле, которое изменяется с течением времени, называется нестационарным

( неустановившимся ). Если температура в любо точке тела с течением времени не изменяется, то температурное поле называется стационарным ( установившимся )

4. Температурное поле в рассматриваемом теле или системе тел удобно характеризовать с помощью изотермических поверхностей, под которыми понимается геометрическое место точек с одинаковой температурой.

Вопрос 2 Закон Фурье и коэффициент теплопроводности

Закон Фурье является основным законом теплопроводности, устанавливающим прямую пропорциональность между поверхностной плотностью теплового потока и температурным градиентом:

где λ – множитель пропорциональности, который называется коэффициентом теплопроводности, Вт/(м

Знак минус указывает, что вектор теплового потока направлен в сторону, противоположную температурному градиенту.

Вопрос 3 Теплопроводность

Теплопроводность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.