3. Кинетический подход.

Этим методом изучается вероятность состояния системы; для этого необходима информация о каждой частице, составляющей систему. На практике мало применим. 

Перенос тепла осуществляется тремя способами:

1. Теплопроводность – перенос тепла в телах или между ними Обусловленный движением микрочастиц тела. Для газов – движением молекул. Для твёрдых тел – движение электронов или нестройные упругие колебания молекул. Для металлов – движение электронов. Для жидкостей - нестройные упругие колебания молекул.

2. Конвекция – перенос тепла при перемещении объёмов среды. Поскольку происходит передвижение макрообъёмов, то среда является «текучей». Следовательно, процесс конвекции характерен для газов и жидких тел. Поскольку среда состоит из микрочастиц, то конвекция сопровождается теплопроводностью. Конвективный теплообмен – совокупность теплообмена и конвекции.

3. Излучение (тепловое или радиационное) – процесс передачи тепла с помощью электромагнитных волн. Особенностью такой передачи тепла является двойное превращение:

Среда 1 1 2

Тепло э/м волна Тепло

Среда 2

Все эти процессы передачи тепла происходят только при разности температур (в отличие от массообмена).

Если мы возьмём конвективный теплообмен между двумя средами, разделёнными твёрдой перегородкой, то процесс передачи тепла от горячей среды к холодной называется теплопередачей.

q Теплопередача

Теплообмен

«гор» «хол»

Теплообмен

Возьмём в пространстве изоповерхность  (поверхность с постоянным параметром)

y

n₀

x



Градиент параметра – вектор направленный по нормали к поверхности постоянного значения параметра в сторону его увеличения и численно равен его производной по этому направлению.

Следует говорить о проекциях этого вектора на ось координат:

( gradt )_x = = cos(n₀ ; x) – проекция на ось Х;

( gradt )_y = = cos(n₀ ; y) – проекция на ось Y;

Фундаментальные соотношения, используемые в качестве замыкающих соотношений в теории тепломассообмена.

1. Закон Фика: плотность потока массы вещества с концентрацией с прямопропорциональна градиенту концентрации:

[ ]

D – коэффициент диффузии [м²/с]

 плотность [кг/м³]

2. Г ипотеза Фурье: плотность теплового потока прямопропорциональна градиенту температуры:

[Вт/м²]

а – коэффициент температуропроводности [м²/с]

c_p – изобарная теплоёмкость

- коэффициент теплопроводности [ ]

n₀

t_F

n Нормаль n₀ обозначается для поля температур,

n – нормаль к поверхности.

t =const n₀

3. Гипотеза Ньютона-Рихмана: тепловой поток по нормали к стенке

пропорционален разности температур:

где:

t_F – температура стенки.

t_ж – температура жидкости. Если стенка расположена в бесконечном объёме жидкости, то t_ж есть температура в бесконечности. Если объем ограничен, то t_ж – средняя температура в рассматриваемом сечении.

 - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом теплоотдачи [ ]. Не является физическим параметром среды.

Гипотеза Ньютона-Рихмана используется для решения задач теплопроводности и конвекции.