ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные понятия и определения из "Теплотехника " Теплопередача — это наука о самопроизвольных необратимых процессах распространения теплоты, обусловленных неоднородным температурным полем. [c.112] Температурное поле, описываемое уравнением (2.1), называется нестационарным. В этом случае температура зависит от времени. Нестационарное поле температур соответствует режиму прогрева или охлаждения тела. [c.112] В этом случае температура в процессе нагрева или охлаждения зависит от одной координаты. [c.112] Приведенные решения удовлетворяют дифференциальному уравнению (2.208) и граничным условиям. [c.113] Знак минус в (2.6) учитывает противоположное направление вектора теплового потока и вектора градиента температуры. [c.114] Конвективный теплообмен — это перенос теплоты самим теплоносителем, осуществляемый макроскопическими элементами среды. Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью теплообмена называют теплоотдачей. Конвективный теплообмен обусловлен совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты. Конвективный теплообмен имеет место в текучих средах (жидкости, газы) и, как правило, сопровождается теплопроводностью. [c.114] Уравнение (2.8) называют уравнением теплоотдачи Ньютона — Рихмана. Коэффициент пропорциональности а в уравнении (2.8) называют коэффициентом теплоотдачи, он численно равен плотности теплового потока на поверхности теплообмена, отнесенной к температурному напору между средой и поверхностью, равному единице, ВтДм К). [c.114] Теплообмен излучением характеризуется тем, что некоторая часть внутренней энергии тела преобразуется в энергию излучения и передается через пространство. Носителями теплового излучения являются электромагнитные волны (фотоны), которые распространяются в пространстве в соответствии с законами оптики. Тепловое излучение тел определяется только их температурой и оптическими свойствами их поверхности. Излучение, соответствующее всему спектру длин волн (частот), называется интегральным излучением. Поток излучения, проходящий через единицу поверхности по всем направлениям (в пределах полусферического телесного угла), называется поверхностной плотностью потока интегрального излучения E dQ/dF. [c.114] Методом регулярного режима легко определяются теплопроводность (в Х-калориметре) и коэффициенты а теплоотдачи. Методы отличаются простотой техники эксперимента и сравнительно небольшой затратой времени определения необходимых характеристик. [c.115] Численные методы. Метод конечных разностей. Аналитическое решение задач теплог[роводности может быть получено далеко не для всех случаев. Уравнение теплопроводности не всегда возможно решить аналитически для тел сложной геометрической формы или при сложных краевых условиях. [c.115] В связи с интенсивным развитием вычислительной техники в последнее время получил большое распространение конечно-разностный метод решения задач нестационарной теплопроводности, или метод сеток. Методом конечных разностей может быть решена практически любая задача теплопроводности с произвольными начальными и фаничными условиями и переменными физическими параметрами тела. [c.115] Сущность метода конечных разностей состоит в замене дифференциального уравнения теплопроводности его конечно-разностным аналогом. При этом тело рассматривают состоящим из конечного числа слоев и Еюпрерывное распределение температуры в теле заменяется ступенчатым. [c.115] Покажем на примере одномерной задачи нестационарной теплопроводности особенности метода конечных разностей. [c.115] Как было показано в первой главе, внутренняя энергия связана с энтальпией соотношением h = и + pv. [c.116] В процессе теплообмена работой L внешних сил можно пренебречь. Определим Q. Для этого с помощью контрольной поверхности выделим в теле произвольный объем V и тепловое воздействие части тела за пределами этого объема заменим некоторым распределением вектора q по поверхности F объема. [c.116] В каждом расчетном интервале времени Дт уравнения (2.226) и (2,228) решаются столько раз, сколько интервалов (Дх) содержится в пространственной сетке. Разностная схема [уравнения (2.224) и 2.226)] называется явной, так как температуры t +i определяются по известным значениям в предыдущий расчетный момент времени. Точность расчета повышается при уменьшении Д-с и Дх. [c.117] Кроме указанного метода для решения дифференциального уравнения теплопроводности могут быть использованы другие явные и неявные конечно-разностные уравнения. Методы решения их приведены в специальной литературе. Решение системы конечно-разностных уравнений выполняется, как правило, с помощью ЭВМ. [c.117] Теплообмен между движущейся средой и поверхностью твердого тела называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. Конвективный теплообмен обусловлен совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты (теплопроводности). Под конвективным переносом теплоты в среде с неоднородным распределением температуры понимают перенос, осуществляемый макроскопическими элементами среды при их перемещении, движении. [c.117] Различают движение вынужденное и свободное. Под вынужденным движением или вынужденной конвекцией жидкости понимают движение, вызванное действием внешних сил, приложенных на границах системы, поля массовых сил, приложенных к жидкости внутри системы, или за счет кинетической энергии, сообщенной жидкости вне системы. [c.117] Свободное движение или свободная (естественная) конвекция жидкости — движение под действием неоднородного поля массовых сил, приложенных к частицам жидкости внутри системы и обусловленных внешними полями (например, гравитационным). [c.117] Вернуться к основной статье