vcvetu.ru:
Советы
Доклады
Лекции

Растения
Цветы
Дерьвья
Огород
Удобрения
Уход

опубликовать

Л. В. Лифенцева теплотехника учебное пособие


НазваниеЛ. В. Лифенцева теплотехника учебное пособие
страница17/41
Дата06.08.2013
Размер1.44 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   41

Глава 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА




4.1 Основные положения



При охлаждении и замораживании происходит передача теплоты от одного тела к другому. Теплота самопроизвольно переносится от горячего тела к холодному или от горячей части тела к холодной. Процесс переноса теплоты осуществляется также в разнообразных промышленных аппаратах и наблюдается при различных явлениях природы - всюду, где имеется разность температур.

Теория теплообмена (теплопередачи) изучает закономерности переноса теплоты в твердых, жидких и газообразных телах и количественные характеристики этого процесса. В зависимости от физического механизма переноса различают три элементарных способа передачи теплоты: теплопроводностью, конвекцией и излучением (радиацией).

Теплопроводность - это процесс переноса теплоты, осуществляемый микрочастицами тела (молекулами, атомами, электронами), имеющими различную энергию и обменивающимися ею при своем движении и взаимодействии. Перенос тепла теплопроводностью зависит от физических свойств тела, его геометрических размеров и разностью температур между различными частями тела.

Конвекция - это перенос теплоты движущейся массой жидкости или газа из области с одной температурой в область с другой. Происходит только в жидкостях и газах. Конвективный перенос теплоты тем интенсивнее, чем больше скорость движение среды. Этот вид теплообмена всегда сопровождается теплопроводностью, так как осуществляется непосредственный контакт частиц с различной температурой.

Одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом. Чистой конвекции в природе не существует.

Излучение характеризуется передачей теплоты электромагнитными волнами между двумя телами, разделенными полностью или частично пропускающей излучение средой, и происходит в три этапа:

- превращение части внутренней энергии одного из тел в энергию электромагнитных волн;

- распространение этих волн в пространстве;

- поглощение энергии излучения другим телом.

При относительно низких температурах перенос энергии осуществляется в основном инфракрасными лучами.

В холодильной технике доля теплообмена излучением относительно невелика и на практике не учитывается.

Совокупность всех видов переноса теплоты называется сложным теплообменом.

Количественными характеристиками в теории теплообмена являются:

Тепловой поток Q – количество теплоты, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность F. Единицей измерения ее в СИ служит 1 Вт = 1 Дж/с.

Плотность теплового потока q – количество теплоты передаваемое в единицу времени через единичную площадь поверхности, Вт/м2.

4.2 Теплопроводность при стационарном режиме



Температурное поле - совокупность значений температуры во всех-точках рассматриваемого тела в данный момент времени. Математически оно описывается в виде t = f(x, y, z, τ).

Если температура любой точки тела неизменна во времени, поле называют стационарным, а если изменяется - нестационарным. Рассмотрим только стационарные поля. Если температура изменяется по трем измерениям пространства (по трем координатам), такое поле называют трехмерным. Бывают также двухмерные и одномерные температурные поля.

Градиент температуры. В температурном поле имеются точки с одинаковой температурой. Соединив все точки поля с одинаковой температурой, получим поверхность одинаковой температуры. Такая поверхность называется изотермической. Вдоль изотермической поверхности нет переноса теплоты. Теплота переносится в направлениях, пересекающих изотермические поверхности.

Наиболее интенсивно теплота переносится в том направлении температурного поля, где выше изменение температуры, то есть в направлении по нормали (перпендикуляр к касательной) к изотермической поверхности (рис. 4.1.)



Рис. 4.1. Схема для определения градиента температуры
Интенсивность изменения температуры в температурном поле характеризуется градиентом температуры, который представляет собой предел отношения изменения температуры (Δt) между двумя соседними изотермическими поверхностями к расстоянию (Δn) по нормали N, если величина Δn стремится к нулю:

(4.1)

Градиент температуры (grad t) - это вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону максимального увеличения температуры. Размерность градиента температуры – (К/м).

Закон Фурье. Устанавливает количественную взаимосвязь между температурным полем и интенсивностью распространения теплоты в нем по средством теплопроводности. Согласно закону Фурье, вектор плотности теплового потока () пропорционален вектору градиента температуры () и противоположен по направлению:

λgradt (4.2)

где λ - коэффициент теплопроводности; знак (-) показывает, что векторы и grad t направлены по одной прямой в противоположные стороны (на рис. 4.2 показано относительное расположение векторов плотности теплового потока и градиента температуры).



Рис. 4.2. Закон Фурье
Коэффициент теплопроводности материалов (λ) - количество теплоты, проходящей в единицу времени через единичную поверхность при градиенте температуре, равном единице. В системе СИ данная величина измеряется в Вт/(м∙К).

, Вт/(м·К)

Величина коэффициента теплопроводности позволяет определить к какой группе (теплопроводных или теплоизоляционных) относится тот или иной материал.

Материалы с хорошей способностью передавать теплоту получили название теплопроводных материалов.

Материалы с низкой теплопроводной способностью получили название теплоизоляционных материалов.

Твердые вещества являются более хорошими проводниками теплоты, чем жидкости, а жидкости – лучшими, чем газы. Для инженерных расчетов значения  принимают по справочным таблицам.

Теплопроводность газов =0,005-0,5 Вт/(м∙К); жидкостей составляет =0,08-0,7 Вт/(м∙К). С увеличением температуры (за исключением воды и глицерина) величина  уменьшается. Для воды =0,6 Вт/(м∙К). Для строительных и теплоизоляционных материалов =0,02-3,0 Вт/(м∙К) и зависит от природы вещества, его температуры, влажности и пористости. Для металлов и сплавов меняется от 8 (висмут) до 410 Вт/(м∙К) (серебро).

Наиболее распространенной задачей, решаемой в теории теплообмена, является определение теплового потока, передаваемого через различные поверхности.

1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   41

Похожие:

Учебное пособие для студентов по специальностям: 060500 «Бухгалтерский учет, анализ и аудит»
Учебное пособие предназначено для студентов по специальностям 060500 «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», 060800 «Экономика и управление...

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
Учебное пособие предназначено для студентов биотехнологического факультета очной и заочной формы обучения

Ю. А. Александров кормовые токсикозы сельскохозяйственных животных и птицы учебное пособие
Сергейчев А. И., канд вет н., с н с., лаб микотоксинов отдела токсикологии вниви

Прайс-лист на сельскохозяйственную литературу
Агробиология: учебное пособие. Шапиро Я. С. Спб.: Проспект Науки, 2010. 320с. Цена 450,00грн

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности В. А....
Учебное пособие предназначено для студентов вузов, аспирантов и преподавателей, может быть полезно практическим работникам

Курс лекций по энтомологии учебное пособие для студентов по специальностям:...
Автор: ст преподаватель кафедры энтомологии и биологической защиты растений Слепченко Л. Г

Белгородская государственная сельскохозяйственная академия им. В. Я. Горина
Антипова Л. В. Биология мяса и мясных продуктов : учебное пособие / Л. В. Антипова, Н. А. Жеребцов. – Воронеж : Изд-во Воронежского...

201 Энциклопедия кошек, 1С, 1997
Учебное пособие предназначено для различных групп обучающихся, рассчитано как на школьников, так и на студентов колледжей и вузов,...

Учебное пособие «Вместе со сказкой»
Общие методические советы по использованию пособий для дошкольников «Вместе со сказкой»

Комнатные растения в интерьере
Учебное пособие. Комнатные растения. Автор М. Н. Якушева- минск: Харвест-2008 год



База данных защищена авторским правом © 2013
обратиться к администрации
vcvetu.ru