Контрольная работа №2 Контрольные вопросы

1. Перечислите все виды передачи тепла от одного тела к другому. Физическая сущность их.

Теплообмен между телами может протекать самопроизвольно или с затратой механической работы. Тепло передается без затраты работы извне только от тел с высшей температурой к телам с низшей температурой. Это положение является основным для осуществления передачи тепла, так как согласно второму закону термодинамики переход тепла от тела с низкой температурой к телу, обладающему более высокой температурой, без затраты механической энергии невозможен.

В технологических процессах требуется или возможно лучшая теплопередача или, наоборот, возможно лучшее предохранение тел от теплообмена. К первому случаю относится передача тепла в нагревательных и холодильных устройствах, а ко второму – защита от потерь тепла или изоляция для предотвращения термического воздействия.

Переход тепла из одной части пространства в другую может происходить действием теплопроводности, излучением и конвенцией.

Теплопроводность. Этот вид теплообмена возможен в условиях тесного соприкосновения между отдельными частицами тела и заключается в том, что тепловая энергия распространяется внутри тела от одной частицы к другой, соседней, находящейся в непосредственной близости, вследствие их колебательного движения. Частицы более нагретой части тела, сталкиваясь при колебательном движении с соседними частицами , сообщают им часть своей кинетической энергии и таким образом тепловая энергия распространяется по всему телу. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока не наступит полное равенство температуры во всем теле.

Тепловое излучение. При теплообмене излучением тепло распространяется в виде лучистой энергии, которая распространяется в пространстве, и в каком либо другом месте полностью или частично превращается вновь в тепловую энергию.

Конвенция. Под конвенцией понимают перенос тепла частицами капельных жидкостей и газов путем их перемещения из одной части пространства в другую. Это происходит при движении капельных жидкостей и газов, которое возникает либо вследствие различия удельных весов в разных точках их объема (из-за неравномерности температур в нем), либо в результате механических воздействий извне.

Различают естественную конвекцию, или свободное движение жидкости, и конвекцию принудительную, или вынужденное движение. Под принудительной конвекцией понимают движение жидкости, обусловленное приложением внешней механической энергии, например перемещение жидкости с помощью насоса, мешалки и т.п. Под естественной конвекцией понимают движение жидкости, обусловленное разностью ее удельных объемов в различных точках и возникающее при неодинаковой температуре в этих точках.

Практически все виды теплообмена редко наблюдаются раздельно; в большинстве случаев они связаны между собой и проявляются одновременно.

2. Написать уравнение теплопроводности через плоскую и цилиндрическую стенки.

Уравнение теплопроводности плоской стенки при установившемся состоянии процесса теплообмена

,

где λ-теплопроводность материала стенки в ккал/м·час·°С;

- разность температур наружных поверхностей стенки в·°С; F – поверхность стенки в м²; τ – время в час.

Если стенка составлена из n слоев, отличающихся друг от друга теплопроводностью и толщиной, то уравнение принимает вид:

,

где i - порядковый номер слоя стенки, n – число слоев

Теплопроводность цилиндрической стенки при установившемся тепловом потоке:

,

где λ-теплопроводность материала стенки; L – длина стенки; r_в – внутренний радиус стенки; r_н – наружный радиус стенки;

Для n-слойной цилиндрической стенки можно написать:

,

где i – порядковый номер слоя стенки.