7.Определение теплопередачи. Виды теплопередачи, их краткая характеристика. Основные определения, величины и их единицы измерения (си и внесистемные), характеризующие тепловые процессы.

Теплопередача—физ. процесс передачи тепл. эн-и от более гор-го тела к более хол-ому либо непосредственно (при контакте), либо ч/з разделяющую перегородку из какого-либо м-ла

Всего существует три простых (элементарных) вида передачи тепла:-Теплопроводность ( явление теплообмена между частицами или элементами материальной среды, находящимися в непосредственном);-Конвекция;-Тепловое излучение

t – температура, мера кинет-ой эн-и атомов и молекулл в-ва, ^оС, К

в теплотехнических расчетах применяется t_н -- температура наружного воздуха t_в – температура внутреннего воздуха

количество теплоты, Дж, кал, ккал, кВт·ч

1 ккал = 4,1868 кДж; 1 кВт·ч = 3 600 кДж

Q – тепловой поток – это к-во теплоты переносимое за единицу времени (т.е. это мощность), Дж/с, Вт

q – плотность теплового потока (поверхностная) – тепловой поток, прох-ий ч/з единицу площади F поверхности теплообмена, Вт/м²

λ – коэффициент теплопроводности – кол-во тепла, переносимое в стационарном режиме за 1 с ч/з площадь 1 м² плоской стенки из данного м-ла толщиной 1 м при разности температур на внешн. и внутр. пов-ти 1 ^оС (1 К)Вт/(м·К), Вт/(м·^оС)

c – удельная теплоемкость – отнош. подведенного к телу кол-ва теплоты к произв-ю массы данного тела на изм-ие его температуры, Дж/(кг·К), Дж/(кг·^оС),

С – теплоемкость тела – кол-во теплоты, необх/ для нагрева тела на 1 ^оС (1 К), Дж/К), Дж/^оС

Теплоемкость – это св-во м-ла поглощать (аккумулировать) тепло при нагревании и выделять его при охлаждении

К-во теплоты, которое необходимо для повышения температуры материала на Δt

8. Уравнение теплопроводности Фурье для одномерного случая в стационарном режиме. Коэффициент теплопроводности: физический смысл, единицы измерения, основные особенности (зависимость от различных факторов).

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры: q=-иgrad(T)

где q — вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, и— коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), T — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (тем ближе к нулю, чем глубже вакуум). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность хуже излучает и лучше отражает), а воздух между ними откачивают. Примеры теплопроводности:алмаз 1001-2600, серебро430,золото320, кирпич строительный 0,2-0,7, пенобетон 0,14-0,3, вакуум 0

9.Дифференциальное уравнение теплопроводности для стационарного и нестационарного режима: а) одномерное; б) двумерное; в) трехмерное. Температурное поле: примеры однородных и неоднородных температурных полей. Участки ОК, где формируются сложные температурные поля.

Уравнение диффузии или уравнение теплопроводности представляет собой частный вид диф-ого ур-я в частных производных. Бывает нестационарным и стационарным.

В случае одномерного диффузионного процесса с коэффициентом теплопроводности D уравнение имеет вид:

При постоянном D приобретает вид:

где — концентрация диффундирующего вещества, a — функция, описывающая источники вещества (тепла).

В трёхмерном случае уравнение приобретает вид:

где — оператор набла, а — скалярное произведение. Оно также может быть записано как

а при постоянном D приобретает вид:

где — оператор Лапласа.

n-мерный случай

n-мерный случай — прямое обобщение приведенного выше, только под оператором набла, градиентом и дивергенцией, а также под оператором Лапласа надо понимать n-мерные версии соответствующих операторов:

Это касается и двумерного случая n = 2.

Температурное поле- совокупность значений температур во всех точках рассматриваемого пространства в данный момент времени.