• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Теплообмін

Частина друга

Лекція 11

Далі ст. 110

Вступ (ст. 331—3333-7)

Теплообміном називають процес розповсюдження енергії у формі теплоти від одного тіла до іншого або від однієї частини тіла до іншої внаслідок різниці температур.

Теплообмін є складним процесом, тому під час вивчення, його розподіляють на три простих явища:

1. Теплопровідність;

2. Конвективний теплообмін;

3. Теплове випромінювання або радіаційний теплообмін.

F – поверхня, через яку проходить теплота, ;

- різниця температур між внутрішньою і зовнішньою температурою;

τ – час, протягом якого проходитимеуть теплообмін;

k – коефіцієнт теплопередачі, який характеризує інтенсивність теплообміну між двома середовищами черезі розділяючуи поверхню.

∝б – коефіцієнт тепловіддачі;

л – коефіцієнт теплопровідності.

*

Теплопровідність(стор.333-334)

Теплопровідність – це процес розповсюдження енергії у формі теплоти від одного тіла або від однієї частини тіла до іншої внаслідок енергетичної взаїмодії між мікрочастинками, з яких складається тіло, і не залежить від руху тіла або його частин.

Теплопровідність – процес переносу теплоти в суцільному середовищі. Механізм переносу теплоти теплопровідністю різний в твердих тілах, рідинах та газах. Процес розповсюдження теплоти теплопровідністю є молекулярним процесом і відбувається під час безпосереднього контакту тіл або частин тіла з різною температурою. У чистому вигляді теплопровідність має місце в твердих тілах та тонких нерухомих шарах рідини. Для виникнення процесу теплопровідності необхідна наявність різниці температур у різних точках тіла.

Температурним полем називається сукупність значень температур для всіх точок тіла або середовища, що розглядається.

У загальному вигляді температура є функцією координат t=f(x,y,z,τф) і часу. Таке температурне поле називається нестаціонарним. Температурне поле, яке залежить тільки від координат f(x,y,z,) і не залежить від часу, називається стаціонарним.

Т=f(x,y,z,).

Температура може бути функцією однієї, двох або трьох координат. Якщо температура є функцією тільки однієї координати, то таке поле називається одновимірним. Двох координат – двовимірним, трьох координат – трьохвимірним. Геометричне місце точок, в яких є однакова температура, називається ізотермічною поверхнею.

Уздовж будь-якого довільного напрямку, який не співпадає з ізотермічною поверхнею температура буде змінюватись. Границя відношення зміни температури до відрізку , називається температурним градієнтом, якщо зміна температури протікає по нормалі до ізотермічної поверхні.

Температурний градієнт являє собою вектор, спрямований по нормалі до ізотермичної поверхні. Позитивний напрям цього вектора є напрямком в сторону збільшення температури.

Закон Фур’є.
Коефіцієнт теплопровідності(стор.335-337)

Французький учений Фур’є (1768 – 1830) експериментально встановив, що кількість теплоти, яка передається теплопровідністю, пропорційна тем­пера­турному градієнту поверхні, через яку передається теплота, і часу, за який передається теплота:

(1.4)

де Q - кількість теплоти, яка передається, Дж; – температурний градієнт, К/м; F – площа поверхні, через яку передається теплота, м²; t – час, за який передається теплота, с; l – коефіцієнт пропорційності.

Частинну похідну застосовують тому, що температура змінюється не тільки за нормаллю до елемента dF, але й за іншими напрямками, а для нестаціонарного поля ще й залежить від часу.

Значення похідної постійне в межах вибраного інтервалу часу dt.

Знак “мінус“ у рівнянні (1.4) свідчить про те, що теплота довільно розповсюджується в напрямку меншого значення тем­ператур і температурний градієнт має негативний напрямок, тобто

(1.5)5)

Коефіцієнт пропорційності l називають коефіцієнтом теплопровідності, який характеризує здатність тіла передавати теплоту.

Розглянемо випадок передачі теплоти за проміжок часу t через плоску пластину завтовшки d, площа якої F. Температури на поверхнях пластини Т₁ і Т₂ (рис. 1.2). При цьому Т₁ > Т₂ і DТ = Т₁ - Т₂.

Абсолютне значення кількості теплоти, яка передається через пластину (якщо не враховувати знак температурного градієнта) згідно із законом Фур’є буде дорівнювати: (1.6)

(1.6)

Якщо узяти, що DТ = 1 К, d= 1 м, F = 1 м²,t= 1 с, то з рівняння (1.6) будемо мати:

(1.7)

Звідси випливає фізичний зміст коефіцієнта теплопровідності: коефіцієнт теплопровідності – це кількість теплоти, яка передається від однієї поверхні до іншої на глибину 1 м за одиницю часу через одиницю поверхні за різниці температур між ними в один кельвін.

Розмірність коефіцієнта теплопровідності Дж ∙ м / (м² ∙ с ∙ К) === Вт/(м ∙ К) можна визначити з рівняння (1.7).

Коефіцієнт теплопровідності l – це фізична властивість речовини; він залежить від структури, густини, вологості, температури і тиску й знаходиться в межах: для газів –0,05…0,5; рідини – 0,08…0,7; металів – 20…410 Вт/(м × К).

Найбільше значення коефіцієнта теплопровідності має срібло: l = 410 Вт/(м × К). Матеріали зі значенням l < 0,25 Вт/(м × К) застосовують для теплової ізоляції і називають теплоізоляційними. З підвищенням температури і вологості пористих матеріалів коефіцієнт теплопровідності збільшується, оскільки пори замість повітря заповнюються водою, яка має коефіцієнт теплопровідності більший ніж у повітря.

Розділ 2.(стор.344-354)
Стаціонарна теплопровідність

Читайте також:

1. Вібротеплообмінник для сипких середовищ
2. Графітові теплообмінники
3. Диференційне рівняння конвективного теплообміну.
4. Занурені теплообмінники
5. Зрошувальні теплообмінники
6. Інтенсифікація теплообміну
7. Кожухотрубні теплообмінники
8. Кожухотрубні теплообмінники
9. Конвективний теплообмін
10. Конструкції теплообмінників-теплових труб
11. КОНСТРУКЦІЇ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ
12. Одержані залежності для hвтр потребують внесення поправок при русі із значним теплообміном, тобто в тих випадках, коли рух рідини супроводжується її нагрівом або охолодженням.

Переглядів: 1358