19. Классификация теплообменных процессов. Дифференциальное уравнение теплопроводности (закон Фурье). Основной закон теплоотдачи (закон Ньютона). Температурное поле и температурный градиент.

Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты от более нагретых тел к менее нагретым. К ним относятся технологические процессы, скорость которых определяется скоростью подвода, либо отвода теплоты (нагревание, охлаждение, конденсация, испарение, выпаривание). Перенос теплоты возможен 3 способами: - теплопроводность, -конвекция, -излучение. Теплопроводность (кондукция) – процесс распространения теплоты между микрочастицами тела, наход-ся в непосредств. соприкосновении (передача теплоты от частицы к частице при отсуствии их перемещения).

Основной закон теплопроводности (закон Фурье) – гласит, что количество теплоты dQ переданное теплопроводностью пропорционально градиенту температуры dt/dl, времени dτ и поверхности dF, перпендикулярной направлению теплоового потока. dQ = -λ dt/dl dτ (Дж), «-» означает в сторону уменьшения температур, λ – коэф. теплопроводности веществ (Вт/мК)-зависит от их природы и определенного состояния температуры и давления. Конвекция – процесс переноса теплоты вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газов и жидкостей, различают свободную и вынужденную конвекцию. Свободная – предпологает перемещение частиц, вызванное разностью плотностей жидкости или газа в различных частях занимаемого объема вследствии разности температур. Вынужденная – перемещение частиц жидкости под действием внешних сил насоса вентилятора. Под конвективным т/о понимают процесс распр. теплоты в жидкости или газе от пов-ти тв. тела или к его пов-ти одновременно конвекцией и теплопроводностью, такой процесс наз-ся теплоотдачей. Основной закон теплоотдачи (закон Ньютона) – количество теплоты dQ переданного от окр. среды к т/о пов-ти прямо пропорц. пов-ти. dQ=α(t_ст1-t_f)Fdτ Дж, где (t_ст1-t_f) – разности температур поверхности и окр. среды, τ-продолжительность процесса, α – коэф. теплоотдачи, Вт/м²К. Для установившегося процесса, когда в любой точке аппарата с течением времени t остается постоянной α=const: Q=αF∆t, Вт – закон конвективного переноса. Излучение – наз. процесс переноса теплоты в виде электомагнитных волн, сопровожд. превращением тепловой энергии в лучистую и обратно лучистой в тепловую. Температурное поле и температурный градиент – совокупность значения температур в данный момент времени для всх точек рассматр. среды температурного поля. t поле выражается функцией, t = f(x;y;z;r)-представл. собой ур-е установившегося (не стационарного) температурного поля. В частном случае t явл. функцией только пространств. координат, а t поле явл. установившимся (стационарн.) процессом. Значение температурн. градиента определяют ниабольш. скорость изменения температуры в данной точке температурного поля. Поток теплоты может возникать только при условии, что температ. градиент равен нулю. lim(∆t/∆l)_∆l→0 = dt/dl = ∆t/∆l = grad t. Перемещение теплоты всегда происходит по линии темпер. градиента, но в сторону противоположную этом градиенту.