ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоемкость, энтальпия и энтропия Второй закон термодинамики из "Основы энергетики " Обмен тепловой энергией между физическими телами (или системами), вызванный наличием разности температур этих тел (или систем), принято называть теплообменом. Такой перенос теплоты в соответствии со вторым законом термодинамики всегда имеет определенное направление — от более нагретых тел (или систем) к менее нагретым. [c.60] Теплота может распространяться в дюбых веществах и даже через вакуум. [c.60] В реальных условиях теплообмен является сложным процессом. Однако ради простоты изучения различают три элементарных вида теплообмена теплопроводность (кондукцию), конвекцию и тепловое излучение. [c.60] Под конвекцией тепла понимают процесс передачи его из одной части пространства в другую перемещающимися макроскопическими объемами жидкости или газа. В зависимости от причины, вызывающей движение, конвекция может быть свободной (естественной) или вынужденной, происходящей за счет действия внешних сил. Естественное, или свободное, движение жидкости или газа, а следовательно и конвекция теплоты, вызывается разностью удельных йесов неравномерно нагретой средЫ принудительное движение осуществляется нагнетателями (насосами, вентиляторами, компрессорами и др.). [c.61] Величину 1/а, обратную коэффициенту теплоотдачи, называют термическим сопротивлением. Коэффициент конвективной теплоотдачи зависит от многих факторов скорости потока и характера движения, формы и размера обтекаемого тела, свойств и состояния среды и пр. [c.62] При теплообмене излучением (называемом также лучистой или радиационной теплоотдачей) тела не соприкасаются друг с другом и перенос теплоты между ними при наличии разности температур Г] осуществляется с помощью электромагнитной энергии. Происходит двойное превращение энергии — в теле с Tj теплота превращается в излучение — носитель электромагнитной энергии, а в теле сТ ъ результате поглощения излучения электромагнитная энергия снова превращается в теплоту. [c.62] Величина также называется плотностью теплового потока. [c.62] Количество теплоты, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность F, в теории теплообмена принято называть тепловым потоком и обозначать буквой Q, Вт. [c.62] Если температура является функцией одних только пространственных координат (j , у, z), то такое поле называется стационарным или установившимся. Однако часто температура каждой точки тела зависит также от времени т, т.е. f =/(л , г, т), и тог-да поле называется нестационарным или неустановившимся. Так, например, нагревающаяся в печи стальная заготовка имеет нестационарное поле, а в прогревшейся стенке здания температура каждой точки не меняется во времени и ее температурное поле будет стационарным. [c.63] Поверхность, объединяющую точки равной температуры, называют изотермической. [c.63] Знак минус в уравнении (3.1) указывает на то, что вектор q направлен противоположно вектору grad t, т.е. в сторону наибольшего уменьшения температуры (рис. 3.1). [c.63] Отсюда видно, что величина коэффициента теплопроводности есть количество теплоты, переносимой в единицу времени через единицу поверхности материала при падении температуры на один градус на единицу длины. [c.64] Однако в технических расчетах значения X принимаются обычно постоянными, равными среднеарифметическим в данных пределах изменения температуры. [c.64] Для решения задачи по определению количества теплоты, передаваемой теплопроводностью, было найдено дифференциальное уравнение теплопроводности при следующих допущениях тело однородно, изотропно, физические параметры его постоянны. [c.64] Отсюда вытекает, что в плоской стенке без внутренних источников тепла температура распределяется по закону прямой линии (рис. 3.2, а). [c.65] Распределение температур внутри многослойной стенки изображается ломаной линией (рис. 3.2, в). [c.66] Количество теплоты, отнесенное к 1 м длины трубы. [c.67] Температура внутри стенки распределяется по логарифмической кривой, изображенной на рис. 3.2, б. [c.67] Обычно жидкие и газообразные теплоносители нагреваются или охлаждаются при соприкосновении с поверхностью твердых тел. Например, дымовые газы в печах отдают свое тепло нагреваемым заготовкам, а в паровых котлах — трубам, внутри которых греется или кипит вода воздух в комнате греется от горячих приборов отопления и т.д. Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела и жидкостью называется теплоотдачей, q поверхность тела, через которую переносится теплота, — поверхностью теплообмена или теплоотдающей поверхностью. [c.67] Коэффициент пропорциональности а называется коэффициентом теплоотдачи, он характеризует интенсивность процесса теплоотдачи и измеряется в Вт/(м - К). [c.68] Вернуться к основной статье