22. Основы теплопереноса

Разделение теплопереноса на теплопроводность, конвекцию и излучение удобно для изучения каждого из этих процессов. В действительности же теплота передаётся двумя или даже тремя способами одновременно.

Теплопроводность (термодиффузия). Реализуется на микрофизическом уровне и определяется тепловым движением молекул. При прямом контакте нагретых тел Действует во всех средах: газах, жидкостях и твёрдых телах.

Конвекция. Внешним воздействием создаётся упорядоченное (организованное) движение больших масс жидкости или газа вдоль поверхности рассматриваемой термодинамической системы. Конвекцию можно использовать только в жидкости или газе.

Излучение (тепловая радиация). Это бесконтактный механизм передачи теплоты. Он заключается в преобразовании внутренней энергии тела в энергию электромагнитных колебаний, её переносе через промежуточную среду и обратном преобразовании лучистой энергии в теплоту в другом теле – приёмнике. Перенос теплоты радиацией эффективен лишь в газовой среде (воздух, вакуум).

23. Механизмы переноса теплоты

Известны три механизма переноса теплоты от одного тела к другому. Теплопроводность (термодиффузия). Реализуется на микрофизическом уровне и определяется тепловым движением молекул. При прямом контакте нагретых тел Действует во всех средах: газах, жидкостях и твёрдых телах.

Конвекция.Внешним воздействием создаётся упорядоченное (организованное) движение больших масс жидкости или газа вдоль поверхности рассматриваемой термодинамической системы. Конвекцию можно использовать только в жидкости или газе.

Излучение (тепловая радиация). Это бесконтактный механизм передачи теплоты. Он заключается в преобразовании внутренней энергии тела в энергию электромагнитных колебаний, её переносе через промежуточную среду и обратном преобразовании лучистой энергии в теплоту в другом теле – приёмнике. Перенос теплоты радиацией эффективен лишь в газовой среде (воздух, вакуум).

24. Теплопроводность

Реализуется на микрофизическом уровне и определяется тепловым движением молекул. При прямом контакте нагретых тел Действует во всех средах: газах, жидкостях и твёрдых телах.

Основная зависимость теплопроводности (закон Фурье) Вт/м2:

q = –α·grad t, т. е. вектор плотности теплового потока q пропорционален градиенту тем-

пературы; величина α, Вт/(мK), согласующая размерности q и t, называется коэффициентом теплопроводности вещества. Знак минус показывает, что тепловой поток направлен в сторону уменьшения температуры Коэффициент теплопроводности α, относящийся к числу индивидуальных свойств вещества, нелинейно зависит от температуры