Загальні поняття. Теплопровідність

ЛЕКЦІЯ 13. ОСНОВИ ТЕПЛООБМІНУ. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ПЛОСКУ СТІНКУ.

ТЕМА 3. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА.

Теплообміном назыьается процес переносу теплоти в просторі й передачі її від одних тіл до інших.

Розрізняють три способи переносу теплоти в просторі: теплопровідність, конвекція й випромінювання й два способи теплообміну між тілами — конвективный і променевий.

Перенос теплоти теплопровідністю відбувається, головним чином, у твердих тілах, тому що теплопровідність рідин дуже невелика. Можна спостерігати, як при нагріванні металевого стрижня з одного кінця теплота поступово поширюється по всьому стрижні. Поояснюється це тим, що в нагріваємому кінці стрижня тепловий рух молекул, атомів і вільних електронів поступово прискорюється, а це значить, що внутрішня кінетична енергія їх збільшується. При зіткненнях частина їхньої енергії передається далі по стрижні, що й приводить до поширення теплоти по всьому стрижні.

Поширення теплоти конвекцією може відбуватися тільки в рідинах (краплинних і газоподібних).

Ілюстрацією способу поширення теплоти конвекцією служить нагрівання води в колбі (мал. 18.1). Права частина колби А нагрівається сильніше лівої, чим викликається циркуляція води в напрямку проти ходу годинної стрілки, що приводить до прогрівання всієї маси води. Якщо воду нагрівати зверху, то циркуляція не виникне. Вся маса води буде прогріватися тільки за рахунок її теплопровідности, а так як теплопровідність води дуже мала (менше теплопровідності сталі приблизно в 100 разів), то й прогрівання буде відбуватися дуже повільно.

Цей приклад відноситьсяться до вільної конвекції, коли переміщення рідини (краплинн або газоподібної) відбувається під дією різниці густин окремих частин рідини при нагріванні. Якщо переміщення викликається штучно вентилятором, насосом, мішалкою, то така конвекція називається змушеною. При цьому поширення теплоти, тобто прогрівання всієї маси рідини, відбувається значно швидше, ніж при вільній конвекції.

Перенос теплоти випромінюванням (радіацією) заснований на перетворенні частини внутрішньої енергії випромінюючого тіла в енергію випромінювання електромагнітних хвиль, які й поширюються у вільному просторі (вакуумі) зі швидкістю 300 000 км/с.

Для переносу теплоти теплопровідністю й конвекцією необхідне матеріальне середовище, для передачі теплоти випромінюванням таке середовище не потрібне.

При теплообміні між двома тілами внутрішня енергія тіла з більше високою температурою зменшується, а тіла з менш високою температурою на стільки ж збільшується. Процес теплообміну протікає тим інтенсивніше, чим більше різниця температур тіл, що обмінюються енергією. При її відсутності процес теплообміну припиняється й наступає теплова рівновага.

Конвективный перенос теплоти супроводжується, як сказано вище, переміщенням рідини з однієї частини займаного нею простору в іншу. При цьому неминучі безпосередні зіткнення, контакти між молекулами, під час яких теплота передається теплопровідністю.

Дата добавления: 2014-01-15