Передача тепла шляхом теплопровідності.

Розглянемо тіло, в якому проходить процес теплопровідності.

Сукупність значень температур в даний момент часу для всіх точок середовища, що розглядається, називається температурним полем. В загальному вигляді для нестаціонарного процесу:

Для стаціонарного процесу:

В просторі геометричне місце точок з однаковою температурою являє собою ізотермічну поверхню.

t₁> t₂> t₃

Температурним градієнтом називають відношення зміни температури між двома ізотермічними поверхнями до віддалі між ними, яка вимірюється в напрямку по нормалі до поверхні. Градієнт температури позначається як

(9)

Градієнт температури це вектор. Додатній напрямок вектора градієнта температури вибрано в сторону збільшення температури. Тепловий потік направлений завжди в сторону зменшення температури. Таким чином, напрямки векторів теплового потоку і градієнта температури протилежні. Густина теплового потоку прямопропорційна температурному градієнту із зворотнім знаком . Густина потоку визначається як відношення

Кількість тепла, що передається шляхом теплопровідності можна визначити на основі закону Фур’є

[Дж] (9)

або якщо застосовувати в розрахунках густину теплового потоку q

(10)

Знак “мінус“ вказує на те, що тепло переміщається в сторону падіння температури. Згідно закону Фур’є, кількість тепла, що передається шляхом теплопровідності, прямо пропорційна температурному градієнту, площі поверхні та часу. Коефіцієнтом пропорційності є коефіцієнт теплопровідності . Визначити розмірність можна з рівняння (9). l - показує, яка кількість тепла проходить внаслідок теплопровідності через одиницю поверхні в одиницю часу при падінні температури на 1^оградус на одиницю довжини нормалі до ізотермічної поверхні..

Коефіцієнт теплопровідності є фізичною константою речовин і характеризує їх теплопровідні властивості при певній температурі.

В промисловості виділяють речовини з низьким значенням , які називають тепло ізолятори і які використовують для зменшення втрат тепла від нагрітих апаратів.

Існують випадки в промисловості, коли коефіцієнт теплопровідності повинен мати максимально велике значення (наприклад стінка теплообмінника, що розділяє два теплоносія). Орієнтовно можна представити ряд речовин в яких коефіцієнт теплопровідності змінюється в такій послідовності (в сторону зменшення):

метали (спочатку чисті, а потім сплави) неметали (емаль, скло, пластмаси)

рідини(вода, етиловий спирт, бензол) гази (повітря, аміак,CO₂).

Приклади:

; ; ; ; ; (совеліт - теплоізолюючий матеріал);

; ;

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Розглянемо приклад застосування рівняння теплового балансу.	\|	Диференційне рівняння теплопровідності

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.