Тепловые процессы при сварке теплофизические величины и понятия

Температура характеризует степень нагретости тела. ( - начальная температура, - температура среды).

Температурное поле – распределение температуры в теле в конкретный момент времени.

.

1. Может быть плоским .

2. Линейным .

3. Обычным .

Для наглядности температурное поле изображают в виде изотерм.

Изотермической поверхностью называют геометрическое место точек тела, имеющих одинаковую температуру.

От точки к точке температура тела постоянно изменяется. Изменение температуры в направлении S-S на длине бесконечно малого отрезка dS называется градиентом температуры в рассматриваемой точке по данному направлению S-S.

Изменение температуры по направлению S-S

.

Градиент температуры максимален по направлению нормали n-n к изотерме.

Скорость изменения температуры в данной точке поля с координатами в данный момент времени

.

Количество теплоты - Дж.

Удельное количество теплоты (теплосодержание ) выражает количество теплоты, сообщенное телу массой 1г при нагреве его от до [Дж/г].

Удельная теплота фазового превращения - количество теплоты поглощаемое или выделяемое единицей массы материала при изотермическом процессе фазового превращения [Дж/г].

Истинная удельная массовая теплоемкость С – количество теплоты необходимое для изменения на один градус единицы массы данного вещества .

Средняя удельная массовая теплоемкость - в данном интервале температуры

.

Истинная объемная теплоемкость -

,

- плотность вещества.

.

- средняя объемная теплоемкость.

Закон теплопроводности фурье

Теплота может передаваться 3 путями:

1. теплопроводностью;

2. конвекцией;

3. радиацией или лучистой энергией.

Для металлов характерна теплопроводность, для жидких тел – конвекция и теплопроводность, для газов – конвекция и радиация, для вакуума – радиация.

При неравномерном нагреве тела тепло передается от более нагретых участков к холодным путем последовательной передачи тепла от одного слоя к другому. Такой механизм называется теплопроводностью.

Рассмотрим передачу тепла в стержне, температура тела которого переменна, теплота перетекает от более нагретых к более холодным.

Если выделить в теле бесконечно малую площадку , так, чтобы она сливалась с изотермической поверхностью, то направление максимального потока совпадает с нормалью к данной поверхности, так как будет наибольшим.

Количество теплоты , проходящее через площадку , пропорциональна ее величине, времени протекании тепла и нормальному градиенту температуры.

,

.

Теплопроводность характеризует способность тел проводить теплоту, численно , протекающему через единицу изотермической поверхности за единицу времени. Если изменение температуры по направлению нормали составляет 1⁰ на 1см. зависит от химического состава и от температуры.

При повышении температуры у Fe и Cu понижается, а у алюминия повышается.

Тепловой поток – количество теплоты, протекающее через рассматриваемое сечение в единицу времени.

,

.

Удельный тепловой поток определяется тепловым потоком приходящимся на единицу площади.

.