Способы передачи тепловой энергии

1. Массоперенос нагретых тел. В качестве тел используют газ, жидкость…

Тгор теплопередача

Тхол

Q` – секундный расход тепловой энергии, передаваемый горячим потоком.

V – секундный объемный расход вещества

g – удельная масса теплоносителя

с - удельная теплоемкость теплоносителя

2. Изучение в инфракрасном диапазоне частот

Коэффициент теплопередачи излучения

0(блестящее)-1(черное) [S] - поверхность излучения

пластина - 2S

Энергия излучения, доходя до другого тела, разделяется на 2 потока, независимо от температуры этого тела – поглощенная и отраженная.

Т2 Qизл2 Q2

Qотр Qотр2 Т1

Qпад1 Qизл1

Q1 – тепловая энергия от стенки с температурой T1, падающая на стенку с температурой T2.

Термос имеет наружную зеркальную поверхность с 0 чтобы Qизл. Тепловая энергия состоит из 2-х составляющих: Qизл и Qотр.

3. Конвекция предполагает охлаждение или нагрев от тела газом или жидкостью и перемещающей у поверхности тела. В ряде случаев применяют принудительную конвекцию(она в 5-10 раз эффективней).

Вещество	
Воздух Вода Пар Масло	6-10 5000 10000 70

4. Теплопроводность – передача тепла при контакте тел без их перемещения.

Вещество
Вата Al Fe Стекло, камень	0,02 180 47 0,8-1

T1 S Т=Т1-Т2

L T2

Способы и устройства хранения тепла.

Хорошей теплоизоляцией обладают пористые вещества с ограниченным перемещением воздушных масс, а также герметичные вакуумные (без воздуха) прослойки(термосы).

Тепловой поршневой двигатель.

Нагретый газ в данном объеме имеет повышенное p, так как:

l S

P

QтTp движение стенки –механическая работа

удельная теплоемкость газа, энергия, которую нужно затратить, чтобы нагреть 1 на 1К.

R – универсальная газовая постоянная, равная работе, совершенной 1 молем газа при нагревании на 1К.

=0,6-0,76 - расчетные

=0,35-0,4 - достигнутые

Происходит это из-за того, что невозможно охладить газ до температуры среды – выброс горячего газа, трение, вспомогательные устройства (транспорт, производство).

Тепловые реактивные двигатели.

Принцип реактивного движения – выбрасывание массы относительно тела.

V1 V

Fp m

Fp – сила реакции (реактивная сила) V0- скорость движения тела (ракеты)

Увеличить скорость можно только за счет увеличения скорости истечения, и за счет увеличения массы, выброшенной ракеты.

Уравнение Циолковского

Полезной энергией РД является кинетическая энергия ракеты,после выработки всего топлива.

- допускаем, что вся тепловая энергия топлива Эт переходит в

кинетическую энергию продуктов сгорания Этк.

	1/9	1/99	1/999
	0,59	0,21	0,043

при V0=0

Для повышения КПД используют многоступенчатые ракеты.

Многоступенчатая ракета

Vк1 – скорость после срабатывания 1-ой ступени.

Задача.

Рассчитать Т шара из металла, который находится на орбите земли без собственных источников тепла Тш=const по всей поверхности шара.

R- расстояние до солнца, Тс- температура солнца, r- радиус шара.

Планета		ТК	ТС
Меркурий Венера Земля Марс	579 108 150 223	467 342 291 235	+134 +69 +18 -38

Этот расчет объясняет, почему для нас благоприятна температура +18.

Задача.

Рассчитать Тск в скафандре, находящемся в открытом космосе. В космосе температура объектов зависит от площади миделя и площади объекта. Будет считать, что перепад температуры человек – скафандр равен 0.Энергия выделяющаяся человеком 160Вт.

(-200С). Человек замерзнет.

Задача.

Рассчитать Тчел в скафандре, окруженной экранно-вакуумной изоляцией.

экран

человек Р

+

скафандр Риэ

Рнс Рос

температура станет большев раз, при

Каждый слой ЭВИ увеличивает температуру в раз.Для увеличения температуры человека в космосе до 291 надо 2 слоя экранно-вакуумной изоляции.