ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основной закон теплопроводности (закон Фурье) из "Теория теплопередачи и тепловые расчеты электрических печей " Теплопроводностью называется процесс передачи тепловой энергии внутри твердого тела или неподвижной жидкости (газа) от участков с более высокой температурой к участкам с более низкой температурой. Этот же процесс имеет место на участках соприкосновения двух тел с различной температурой. [c.16] Согласно молекулярно-кинетической теории теплопроводность вызывается тепловым движением и энергетическим взаимодействием микрочастиц тела (молекул, атомов и электронов). Более нагретые и поэтому более подвижные частицы тела отдают часть своей энергии соседним, менее подвижным частицам. [c.16] Процесс теплопроводности существенно зависит от распределения температуры внутри тела, поэтому для изучения теплопроводности большую важность представляют понятия температурного поля и градиента температуры. [c.16] Совокупность значений температуры для всех точек пространства в определенный момент времени называется температурным полем, а уравнение (1-14) является его математической формулировкой. Если температура меняется во времени, то температурное поле является неустановившимся (нестационарным), а если не меняется— установившимся (стационарным). Температура может быть функцией одной, двух или трех координат, соответственно чему температурное поле называется одно-, двух- и трехмерным. [c.16] Температурный градиент является вектором, направленным по нормали к изотермической поверхности в сторону возрастания температуры, а его размерность — °С/м. [c.17] Передача тепла происходит только в направлении убывания температуры. Количество тепла, передающееся через произвольную поверхность в единицу времени, называется тепловым потоком и обычно обозначается Q. [c.17] Тепловой поток, отнесенный к единице поверхности, называется плотностью теплового потока, или удельным тепловым потоком (иначе — тепловой нагрузкой поверхности), и обычно обозначается д. Плотность теплового потока через изотермическую поверхность является вектором, направление которого совпадает с направлением распространения тепла в данной точке тела и противоположно направлению вектора температурного градиента (рис. 1-2). [c.17] Это уравнение является математическим выражением основного закона теплопроводности — закона Фурье. [c.18] Коэффициент теплопроводности численно представляет собой количество тепла, проходящего в единицу времени через один квадратный метр изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице. Коэффициент теплопроводности имеет размерность Вт/(м-°С). [c.18] Коэффициенты теплопроводности газов находятся в пределах 0,005—0,5 Вт/(м-°С). С повышением температуры к возрастает (рис. 1-3), а от давления практически не зависит (в пределах давлений от 2,5-до 2Х ХЮ Па). Значения коэффициента теплопроводности сухого воздуха при нормальном давлении приведены в табл. П-16. [c.19] Для смеси газов коэффициент теплопроводности при отсутствии справочных данных достоверно может быть определен только опытным путем. Определение его по коэффициентам теплопроводности отдельных составляющих газовой смеси не представляется возможным. [c.20] Коэффициенты теплопроводности жидкостей находятся в пределах 0,08— 0,70 Вт/(м-°С). С повышением температуры для большинства жидкостей % уменьшается (рис. 1-4), а для некоторых, например для воды и глицерина, — повышается. Значения теплопроводности воды см. табл. П-17. [c.20] Коэффициенты теплопроводности огнеупорных и теплоизоляционных материалов обычно находятся в пределах 0,02—8 Вт/(м-°С) и с повышением температуры чаще всего возрастают (рис. 1-5). [c.20] При Прочих равных условиях для материалов с большей плотностью я, как правило, имеет более высокие значения, а повышенная пористость материала приводит к снижению X. Для влажного материала Я может быть значительно выше, чем для сухого и для воды в отдельности. Например, для сухого строительного кирпича Я г 0,3 Вт/(м С), для воды Я = 0,6 Вт/(м-°С), а для влажного кирпича Я=0,9 Вт/(м- С). Коэффициенты теплопроводности наиболее распространенных огнеупорных и теплоизоляционных материалов приведены в табл. П-14 и П-15. [c.20] Вернуться к основной статье