Теплопроводность Температурное поле, градиент температуры и тепловой поток

Пренебрежение аксиальной теплопроводностью значительно упрощает расчет теплообмена, так как в этом случае единственным механизмом передачи тепла вдоль оси является конвективный перенос. Поэтому всякое тепловое возмущение , появившееся в потоке, лишь сносится вниз по течению со скоростью движения жидкости. В этом случае температурное поле в некотором сечении потока будет зависеть от температурных полей (а также полей скорости) только в предшествующих сечениях. Если же теплопроводность, обусловленная аксиальными градиентами температуры, принимается во внимание, то тепловое возмущение будет не только сноситься движущейся жидкостью, но и распространяться вверх по потоку. Естественно, что в этих условиях температурное поле в некотором сечении потока будет зависеть от температурных полей не только в предшествующих, но и в последующих сечениях. [c.197]

Строго говоря, обычно применяемая в теории теплопроводности гипотеза Фурье о пропорциональности плотности теплового потока градиенту температуры справедлива только для стационарных тепловых процессов или для больших скоростей распространения тепла [152]. При резко выраженной нестационарности реакция температурного поля на внешнее возмущение будет характеризоваться определенной тепловой инерцией, а следовательно, некоторым смещением во времени, и гипотеза Фурье будет иметь вид [c.9]

Поскольку в явлениях турбулентного переноса эффекты молекулярной вязкости и теплопроводности обычно пренебрежимо малы в сравнении с явлениями вихревого перемешивания (исключая случаи очень больших градиентов скорости и температуры), пульсации температуры в основном связаны с вихревым перемешиванием элементов жидкости, при котором сохраняются их первоначальные температуры. Если элементы жидкости имеют различные температуры, то необходимо ввести средний температурный градиент в потоке с осредненными свойствами. Можно предполагать поэтому, что статистические свойства пульсации температуры зависят от двух факторов 1) от среднего температурного градиента в поле потока и 2) от характера поля скоростей. Далее на простом примере будет показано, какую роль играют средний температурный градиент для пульсаций температуры и соотношения между соответствующими статистическими свойствами для переноса количества движения и тепла. Такой подход был впервые использован Коренном 1130] при изучении теплообмена в условиях изотропной турбулентности. Рассмотрим изотропный и однородный турбулентный поток с постоянным средним температурным градиентом вдоль оси у, перпендикулярной направлению основного потока — оси х. Необходимые допущения для описания турбулентного поля течения сводятся в данном случае к следующим [c.83]

Однако определить значение градиента температур (dtldy)y-o трудно, так как для этого нужно рассчитать температурное поле в текущей среде. Сделать это можно путем вывода дифференциального уравнения, описывающего температурное поле текущей жидкости с последующей конкретизацией путем применения условий однозначности. Рассуждения в этом случ )е аналогичны выводу уравнения (11-17) для твердого тела. Выделяя в потоке жидкости элементарный параллелепипед, необходимо учесть не только перенос тепла теплопроводностью теплопр = —K(dtldx), но и конвективным током при скорости жидкости вдоль оси Wx. [c.153]

В связи с изложенным было решено исследовать влияние аустенитной вставки на температурное состояние поршня двигателя М-50. Выбранная для исследования вставка, равная по размерам уточняемому участку, имела коэффициент теплопроводности ) , = 16 ккал1м -ч °С. Поскольку предполагается, что вставка соединена с основной массой поршня и имеет идеальный контакт с ним, изломы изотерм на границе раздела наблюдаться не должны. Рассчитанное на ЭЦВМ температурное поле вставки приведено на рис. 5, г. Судя по некоторым литературным источникам, подобная вставка должна не только предохранять от износа канавку, но и снижать температуру кольца. Расчеты на сеточной модели и ЭЦВМ показали, что температура в центре днища возросла на 22° С при практически неизменном температурном состоянии первого кольца и при более низкой температуре второго. Насколько можно судить по изотермам участка, поток тепла фактически минует первые два кольца и отводится остальными и юбкой поршня, температура которых возросла. Заметно вырос и градиент температур в исследуемой области. [c.256]

Жидкие металлы существенно отличаются по физическим свойствам от неметаллических жидкостей. Oihh имеют высокие температуры кипения при низких давлениях являются термически устойчивыми характеризуются высокой теплопроводностью, плотностью, а следовательно, и большой интенсивностью теплоотдачи. В отличие от неметаллических жидкостей в жидких металлах процессы молекулярной теплопроводности приобретают важную роль не только в пристеночной области, но и в турбулентном ядре потока. В предельном случае, когда X— оо, а числа Рг— 0, молекулярная теплопроводность становится основным способом переноса тепла, так как интенсивность конвективного теплообмена оказывается ничтожно малой. Температурное поле по поперечному сечению турбулентного -потока в жидких металлах имеет профиль, характерный для течения неметаллических жидкостей при ламинарном режиме в трубах (см. рис. 3-1). Поскольку в жидких металлах Рг -<1, то они характеризуются большой толщиной теплового пограничного слоя, см. уравнение (3-4)] и малой длиной начального участка тепловой стабилизации по сравнению с длиной начального участка гидродинамической стабилизации [см. уравнение (3-6)]. Малая длина участка тепловой стабилизации означает, что в жидких металлах наблюдаются значительные аксиальные температурные градиенты, которые могут иметь порядок величин, одинаковый с радиальными температурными градиентами, что в неметаллических жидкостях не имело места. Поэтому появляется необходимость учета переноса тепла за счет продольной молекулярной теплопроводности в жидких металлах при проведении как теоретических, так и экспериментальных исследований. [c.212]

Первый член в правой части характеризует тепловой поток в случае однородного градиента температуры при однородном потоке тепла. Это закон теплопроводности Фурье. Последуюш,ие слагаемые определяют влияние более высоких градиентов температуры в структурно-неоднородном теле на процесс теплопроводности. Поэтому (17) следует рассматривать как обобш,ение закона теплопроводности Фурье на неоднородные среды. Путем варьирования по градиентам температуры потенциала рассеивания (16) непосредственно получаем уравнение стационарной теплопроводности с учетом высоких градиентов температуры, естественные краевые условия и эффективные моментные составляющие температурного поля. Между ними и вышеприведенными уравнениями теории упругих сред (3)-(9) существует аналогия. Например, уравнение теплопроводности с учетом высоких градиентов температурного поля имеет вид [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...