Тепловое излучение

Конвекция.

Конвекцией называется процесс переноса тепла при перемещении частиц жидкости или газа с различной температурой. Процесс теплообмена между жидкостью (газом) и поверхностью твердого тела, которую омывает эта жидкость, называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. При этом тепло передается одновременно теплопроводностью и конвекцией.

Теплообмен конвекцией представляет сложный процесс и зависит от ряда факторов. Перенос тепла связан с переносом самой среды. Следовательно, теплообмен зависит от характера и скорости движения жидкости или газа. Различают два вида движения жидкости или газа: свободное и вынужденное. Если движение вызвано какой либо внешней силой работой вентилятора, насоса), оно называется вынужденным (вынужденная конвекция). Если движение происходит только за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц, такое движение называется свободным (естественная конвекция). Интенсивность свободного движения зависит от рода жидкости, ее объема и разности температур. При нагреве жидкости, находящейся в котле, в начале нагреваются частицы, расположенные у стенок, и как более легкие поднимаются в верх, с их место занимают более холодные частицы, в результате происходит циркуляция жидкости как около стенок, так и по всему объему. Примером конвекционного теплообмена является перенос тепла от горячих продуктов сгорания к стенкам газоходов, от радиаторов системы отопления к воздуху помещения, от стенок к содержимому варочного котла и т.д.

Теплообмен между жидкостью и стенкой осуществляется конвекцией и теплопроводностью. На небольшом расстоянии от стенки скорость движения жидкости не значительная, поэтому вдоль стенки так называемый пограничный слой, через который тепло передается в основном теплопроводностью. Этот слой препятствует переносу тепла и в нем происходит наибольшее изменения температуры. Для улучшения теплообмена пограничный слой разрушают перемешиванием. При это скорость движения жидкости увеличивается и перенос тепла осуществляется более интенсивно.

Теплообмен теплопроводностью и конвекцией возможен только при непосредственном соприкосновении тел либо частиц одного тела. Теплообмен между телами, находящимися на расстоянии, осуществляется с помощью тепловых лучей.

В нагретом теле часть тепловой энергии обязательно превращается в лучистую. Тепловое излучение – это процесс распространения тепловой энергии с помощью электромагнитных волн. Возбудителями электромагнитных волн являются заряженные частицы тел – электроны и ионы. Интенсивность колебания этих частиц зависит от температуры тела: чем выше температура тела, тем интенсивней испускание тепловых лучей.

Тепловые (инфракрасные) лучи распространяются прямолинейно от более нагретого к менее нагретому. При этом часть энергии падающей на это тело поглощается, часть отражается, а часть проходит сквозь тело. Зависит это от свойства тела, на которое падают тепловые лучи. Энергия тепловых лучей поглощаемых телом, преобразуется в тепловую энергию, поэтому температура этого тела повышается. При лучистом теплообмене наблюдается двойное взаимное превращение энергии: тепловая - лучистая – тепловая. Твердые тела и некоторые жидкости (вода, спирты) практически не прозрачны для тепловых лучей, поэтому поглощение энергии ими происходит в поверхностном слои. Другим слоям тепло передается теплопроводностью либо конвекцией. Поглощающая способность тел с шероховатой поверхностью больше, чем с гладкой.

Иногда возникает необходимость уменьшить теплообмен излучением, в этом случае или уменьшают температуру излучающего тела или, чаще, устанавливают перегородки (экраны), которые производят из металлов с малой поглощающей и большой отражательной способностью. Экраны устанавливают на пути лучей, идущих от горячего тела к холодному, например у огневых плит под конфорками под топочным пространством.

Дата добавления: 2014-01-05