Температурне поле. Градієнт температури

Лекція 14

Основні поняття і визначення теорії теплообміну. Передача теплоти теплопровідністю, конвекцією і тепловим випромінюванням. Складний теплообмін. Теплопровідність. Основні поняття і визначення. Закон Фур’є. Коефіцієнт теплопровідності. Механізм передачі теплоти в твердих тілах. Диференційне рівняння теплопровідності. Теплопровідність при стаціонарному режимі. Теплопровідність одношарової і багатошарової плоскої, циліндричної стінок при граничних умовах першого роду.

Теорія тепломасообміну (теплопередача)

Теорія тепломасообміну (теплопередача)—наука про закономірності процесів розповсюдження теплоти в просторі з різнорідними полями температур. Якщо є тіла з різними температурами, то починається передача теплоти від тіл з вищою температурою до тіл з нижчою довільно до вирівнювання температур цих тіл.

Теплота розповсюджується в просторі трьома способами:

1. Теплопровідність—перенос теплоти безпосередньо при дотику елементарних частинок тіл з різними температурами. У чистому вигляді теплопровідність властива твердим тілам, але має місце при переносі теплоти в газах і рідинах.

2. Теплова конвенція—передача теплоти шляхом переміщення в просторі об’ємів середовища з різними температурами.

3. Теплове випромінювання—складне явище, що поєднує випромінювання теплової енергії тілом, розповсюдження її в просторі з допомогою електромагнітних хвиль та поглинання іншими тілами.

Теплопередача—передача теплоти від одного рухомого середовища до іншого через нерухому стінку.

Тепловіддача—передача теплоти від рухомого середовища до нерухомої стінки або навпаки. Щодо тепловіддачі розрізняють внутрішню задачу—тепловіддача від рухомого середовища до внутрішньої поверхні труби і зовнішню задачу—тепловіддача від зовнішньої поверхні труби до оточуючого середовища.

Складний теплообмін—обмін теплотою між тілами трьома способами в рівновеликих долях.

Якщо любе тіло з різними температурами в його точках перетнути площиною, то на ній можна отримати сімейство кривих ізотерм, які замикаються на цій площині, або закінчуються на межі тіла.

Ізотерма—крива, що з’єднує точки тіла з однаковою температурою. В залежності від кількості координат і наявності часу, температурні поля називаються трьохмірним нестаціонарним, що описується рівнянням .

Градієнт температури, векторна величина, яка направлена в бік зростання температури і рівна відношенню нескінченно малого приросту температури до приросту відстані по нормалі (найкоротша відстань) між двома сусідніми ізотермами і підраховується з рівняння,

[К/м]_.

де t – температура, К; n – відстань, м.

Вектор направлений в бік її зростання, а вектор переносу теплоти має протилежний напрямок, оскільки теплота передається від точки тіла з більшою температурою до точки тіла з меншою.

Дата добавления: 2014-11-18