Тема 3.1. Загальна характеристика процесів теплопередачі.

План

1. Температурне поле.

2. Види теплопередачі.

1. Температурне поле

Теплопередача - процес розповсюдження тепла в системі тіл або в середині окремого тіла.

Теплота передається від більше нагрітого тіла до менш нагрітого. Кількість теплоти вимірюється в джоулях (Дж) або кілоджоулях (кДж) і в кіловат годинах (кВт.год.). 1квт.год. = 3,6·10³кДж =3,6 ·10⁶Дж.

Кількість теплоти, що передається за одиницю часу, називається тепловим потоком (Q).

Тепловий потік в Дж або кДж за 1с вимірюється в Вт або кВт.

Тепловий потік, віднесений до одиниці площі (1м²) називається поверхневою щільністю теплового потоку. (q);

Ступінь нагрітості тіла називається температурою тіла. t-в°С; Т-в К

t = Т – То

де То = 273,15 К.

Співкупність температур в даний момент часу для всіх точок простору називається температурним полем.

Температура є функцією координат х, у, поля і часу , тобто:

t = f ( x, у, , )

Якщо температура залежить від часу, то температурне поле називається нестаціонарним.

Якщо температура не змінюється з часом, то поле називаєтьсястаціонарним.

t = f ( x, у, )

 

Геометричне місце точок, що мають однакову температуру, утворюють ізотермічну поверхню. Розміщення ізотерм може бути щільним і рідким. Щільне розміщення ізотерм показує на швидке зростання температури, рідке на повільне.

Із розгляду двох ізотерм з температурою t і t + Δt можна зробити висновок, що найбільша зміна температури буде в напрямі нормалі до ізотермічних поверхонь. Границі відношення різниці температур Δt до відстані між ізотермами по нормалі Δn називається температурним градієнтом.

(°С/м)

 

Його позитивним напрямом вважається напрям в сторону зростання температури. Чим більше qrаd t, тим швидше змінюється температура на даному відрізку простору.

Теплова енергія завжди поширюється тільки в сторону з меншою температурою.

Кількість теплоти, в Дж, що переносяться за 1с називається тепловим потоком Q (Дж/с=Вт).

Напрям теплового потоку протилежний напряму теплового градієнта.

Тепловий потік, віднесений до одиниці поверхні (до 1м²) називається щільністю теплового потоку. q.

 

q=

(Вт/м²)

 

 

Види теплопередачі

Теплопередача являється дуже складним процесом.

Теплопередача здійснюється теплопровідністю, конвекцією, тепловим випромінюванням.

Теплопровідність – процес передачі тепла від одних частин тіла до других за рахунок контакту між цими частинами тіла.

Передача тепла теплопровідністю може бути у всіх тіл (твердих, рідких газоподібних). У твердих тіл це основний вид передачі тепла.

Конвекція – процес передачі тепла за рахунок переміщення частинок тіла.

Конвекція – складніший вид передачі тепла, чим теплопровідність. Теплопередача конвекцією здійснюється в рідинах і газах.

Теплове випромінювання – процес передачі теплоти у вигляді електромагнітних хвиль.

При тепловому випромінюванні проходить подвійне перетворення енергії (тепло, випромінювання, тепло).

В печах приймають участь всі три види передачі тепла, але в залежності від конструкції печі і її температурного режиму, той чи інший вид може бути основним. Наприклад, в печах з температурою до 600°С основна кількість тепла до поверхні тіла, що нагрівається передається конвекцією. В печах з температурою ≥1200°С основна кількість теплоти до поверхні тіла, що нагрівається, передається випромінюванням .

Теплота, що поступала на поверхню тіла, поширюється до його внутрішніх частин теплопровідністю.

Контрольні запитання:

1. Що називають теплопередачею?

2. Що називають тепловим потоком?

3. Що називають температурним градієнтом?

4. Чим здійснюється теплопередача?

 

 

Література: 1, с.16-18., 2, с. 58.

 

 

Тема 3.2 Теплопровідність

План

 

1. Основний закон теплопровідності.

2. Передача тепла через плоску одношарову стінку.

3. Передача тепла через плоску багатошарову стінку.

4. Теплопровідність циліндричної стінки.

5. Нестаціонарна теплопровідність.

---

Предыдущая12345678910111213141516Следующая