5. Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности.

Передача тепла всегда идет от более нагретого тела к менее нагретым. И происходит до тех пор пока температура тел не станет одинаковой. Чем выше температура нагретого тела, тем интенсивнее происходит передача теплоты.

Различают три вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

а) Теплопроводность. Теплопроводностью называется процесс распространения тепла между непосредственно соприкасающимися частицами, обусловленный тепло­вым движением молекул или атомов вещества, а в ме­таллах — свободных электронов.

б) Конвекция — это перенос тепла связанный с пере­мещением микрообъемов нагретого газа или жидкости. При естественной конвекции движение охлаж­дающего газа или жидкости происходит за счет разницы плотностей нагретых и холодных объемов газа или жид­костей.

При искусственной конвекции движение охлаждающей среды производится с помощью вентиля­торов или насосов. Количество тепла, отдаваемое телом за счет конвекции, определяется в простейшем случае из уравнения

в) Тепловое излучение – часть тепла, нагретое тело отдает в окружающую пространство путем излучения электромагнитных колебаний (ультрафиолетовых, световых, инфракрасных лучей).

Этот способ теплоотдачи называется тепловым излучением.

Тепло отдаваемое телом за счет теплового излучения определяется с помощью формулы Стефана Больцмана

6. Нагрев аппаратов в переходных режимах.

Процесс нагрева считается установившимся, если с течением времени температура аппарата не изменится. Температуру можно считать установившейся, если за 1 час она не изменится больше чем на 1 градус. В установившемся режиме все выделяемое тепло отводится в окружающее пространство. При включении аппарата его температура равна 0. Под воздействием тока проходящего через аппарат в нем начинает выделяться тепло и по мере нагрева аппарата часть тепла передается в окружающую среду.

а) переходной процесс аппарата при его включении(нагреве) и при его отключении(охлаждении)

T-постоянная времени, в течении которого аппарат нагревается до установившейся температуры при отсутствии подачи тепла в окружающее пространство, а также это время в течении которого аппарат охлаждается.

б ) переходный процесс при кратковременном режиме работы

кратковременным режимом работы аппарата характеризуется тем, что при включении, его температура не достигает установившегося значения. После кратковременного нагрева аппарат отключается и его температура падает до значения температуры окружающей среды. Для характеристики кратковременного режима вводится понятие коэффициента перегрузки, который определяется:

который показывает во сколько раз может возрасти дополнительная нагрузка по току при крутковременном режиме (Iкр) по сравнению с током в длительном режиме (Iдл).

в ) Повторно-кратковременный режим.

При этом режиме проходящий через аппарат ток циклически меняется, но не спадает до нулевого значения. В течение времени tр1 через аппарат проходит неизменный рабочий ток Iр1. Установившееся превышение температуры при этом токе равно τ уст1. В течение времени t_Р2 через аппарат проходит неизменный ток I_р2. Установившееся превышение температуры, соответствующее этому току, равно τ уст2. Поскольку I_Р1>I_Р2, то в течение времени tр2 аппарат охлаждается.

Повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения, которая определяется:

Где tц-длительность цикла, состоит из времени работы и времени паузы.

г) Переходный процесс аппаратов при КЗ

В электрических аппаратах токи КЗ в 10-20 раз могут превышать токи длительного режима, поэтому при выборе электрических аппаратов необходимо учитывать изменение как сопротивления проводника R так и удельный теплоемкости С от температуры.

Кд- коэф-нт добавочных потерь в проводнике

Ρ0-удельное сопротивление

Q и l- сечение и длина проводника

α- к-нт теплоотдачи

θ-температура проводника

С0-удельная теплоемкость проводника

Β-температурный коэффициент теплоемкости.

Термической стойкостью называется способность аппарата выдерживать кратковременное тепловое воздействие КЗ без повреждения.

Предельная температура аппаратов определяется:

1. Свойствами применяемых проводников и изоляционных материалов

2. Длительностью воздействия температуры

3. Назначением аппарата