Способы передачи теплоты.

Существует три принципиально отличных друг от друга вида теплообмена- теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. Перенос теплоты осуществляется от тела более нагретого в сторону менее нагретого, т.е. необходима разность температур. Теплота переносимая в единицу времени есть тепловой поток . Температурное состояние тела характеризуется температурным полем, это совокупность мгновенных значений температур во всех точках изучаемого пространства, в общем случае

t=f(x, y, z, τ).

Изменяющееся во времени температурное поле называется нестационарным, тепловой режим и тепловой поток также являются неустановившимися. Стационарное поле характеризуется уравнением

t=(x, y, z).

Одномерное поле

t=f(x).

Температурное поле характеризуется изотермическими поверхностями, это геометрическое место точек, имеющих одинаковую температуру. Поверхности разумеется не пересекаются (одна точка не может одновременно иметь 2 значения температуры).

Наибольшее изменение температуры на единицу длины имеет место в направлении нормали к изотермическим поверхностям.

Производная температуры по нормали к изотермическим поверхностям называется градиентом (grad), его размерность-К/м.

Закон фурье и коэффициент теплопроводности.

Жан Батист Фурье открыл закон теплопроводности в 1822 году. Этим законом устанавливается пропорциональная связь между удельным тепловым потоком и градиентом температуры.

- важная теплофизическая характеристика материала, зависит от ряда причин: природы вещества, температуры, влажности и т.д. Рассмотрим теплопроводность при стационарном режиме для плиты (рис. 5.1).

Согласно закону Фурье тепловой поток

Величина удельного теплового потока q может быть теперь определена из выражения:

Отношение называется термическим сопротивлением стенки. Окончательно:

Для многослойной стенки (например, многослойная ограждающая конструкция):

Перенос теплоты в режиме естественной и вынужденной конвекции. Понятие о теории подобия в теплотехнике. Введение.

Понятие конвективного теплообмена охватывает процесс теплообмена при движении жидкости или газа. Перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью.

Конвекция связана с переносом самой среды, это перемещение макрочастиц среды из области с одной температурой в область с другой. Теплопроводность обусловлена движением микрочастиц тела. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью. При практических расчётах конвективной теплоотдачи используют закон Ньютона-Рихмана:

Определение коэффициента теплоотдачи проводится из тождества:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи есть плотность теплового потока на поверхности тела, отнесенная к разности температур поверхности тела и окружающей среды. Численно это плотность теплового потока при температурном напоре равном единице. Конвекцию различают вынужденную и естественную. Познание процесса теплоотдачи сводится к определению зависимости от различных факторов.