Основные понятия
теплопроводность – перенос тепла посредством передачи энергии теплового движения частиц в среде;
в газах - диффузия молекул и атомов,
в жидкостях и твёрдых телах-неметаллах –упругие волны.
металлах - диффузия свободных электронов, роль упругих колебаний кристаллической решётки второстепенна.
11
Основные понятия
Конвективный теплообмен – перенос тепла при
перемещении среды в пространстве.
При этом перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью.
12
Основные понятия
тепловое излучение – распространение энергии электромагнитными волнами
Электромагнитные волны - электромагнитные возмущения, распространяющиеся в вакууме со скоростью света с=2,9979×108м/с.
При поглощении электромагнитных волн какими-либо другими телами они вновь превращаются в энергию теплового движения молекул.
13
Аналогия трех механизмов переноса
1 – перенос тепла без участия среды (тепловое излучение в вакууме)
2 – перенос через неподвижную среду (теплопроводность)
3 – перенос при перемещении среды (конвективный теплообмен) 
Основные понятия
1.Температурное поле
-совокупность значений температуры в точках исследуемой области
t x, y, z 0 |
стационарное |
t x, y, z, 0 |
нестационарное |
|
2. Изотермическая поверхность
- совокупность точек пространства, имеющих одинаковую температуру
. |
|
t |
t |
t |
|||
|
|
|
|
|
|
||
3. Градиент температуры gradt i |
|
j |
|
k |
|
||
x |
y |
z |
|||||
|
|
|
|
||||
i, j, k – единичные векторы
15
Основные понятия
4. Количество тепла Q, Вт |
dQ |
|
||
|
|
|
|
|
5. Плотность теплового потока q dF |
Вт/м2 |
|||
|
|
Q |
q1 |
q2 |
|
|
|||
|
|
|
||
q f (r)
q1 |
q2 |
ql1 |
ql 2 |
|
|
|
|
|
|
||
6. Линейный тепловой поток: |
q dQ |
, Вт/м |
|||
|
|
|
l |
dl |
|
|
|
|
|
|
|
16
Основные понятия
7. Объемное тепловыделение, интенсивность внутренних источников тепла
qv Q |
|
|
Q |
|
, Вт/м3 |
|
d 2 |
|
|||
V |
|
|
l |
||
|
|
|
4 |
||
|
|
|
|
|
|
Q qv V q F ql l
d 2 |
l |
d l |
4 |
|
•пропускается ток
•изготовлен из делящегося материала
17
Основные понятия
8. Закон Фурье (процесс теплопроводности):
q λ grad t
cледствие 2-го начала термодинамики |
|
(разные направления теплового потока |
grad t |
и градиента t) |
скорость распространения тепла бесконечна
Wq >>Wt |
Wq - скорость распространения тепла; |
|
Wt - скорость изменения температуры |
- коэффициент теплопроводности, Вт/(м К), физическое свойство среды, характеризует способность тела проводить тепло
18
Основные понятия
Атомный взрыв: Wq <<Wt
q λ |
t |
|
λ |
|
q |
n |
c Wq2 |
|
|
||
|
|
|
с, - теплоемкость среды, Дж/кгК;- плотность среды, кг/м3;- время
Вт кг К м3 с2 |
r - время релаксации |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
м К Дж |
|
кг м2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Если r <<1, то получаем классическое уравнение Фурье |
|
||||||||||||||
a |
|
λ |
a |
Вт |
кг К |
м3 |
|
м2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
c |
м К |
Дж |
с |
||||||||||||
|
|
|
|
кг |
|
||||||||||
температуропроводность, м2/с
скорость изменения температуры в теле
19
Основные понятия
Теплоотдача (конвективный теплообмен) - процесс переноса тепла от охлаждаемой поверхности к теплоносителю (жидкость или газ) или от теплоносителя к нагреваемой поверхности
9. Закон Ньютона - Рихмана (конвективный теплообмен):
Q (tw t f ) F
F - поверхность тела,
tw – температуры стенки, tf – температуры теплоносителя,
- коэффициент теплообмена (теплоотдачи), Вт/(м2.К)
W ,t f , ,cp , ,..., 1, 2 ,...
20