Физический механизм теплопроводности

ФИЗИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ [c.394]

ФИЗИЧЕСКИЙ механизм ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 395 [c.395]

S-5] ФИЗИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 397 [c.397]

ФИЗИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 401 [c.401]

При конденсации пара на поверхности микропленки теплота конденсации теплопроводностью через микропленку передается проницаемой матрице, а затем также теплопроводностью через каркас — стенкам канала. Вследствие чрезвычайно развитой поверхности раздела фаз пар — жидкость внутри пористой структуры и малой толщины микропленки, особенно в начале области конденсации, объемная интенсивность передачи теплоты от пара к пористому материалу очень велика. Интересно отметить, что процессы конденсации потока пара и испарения потока теплоносителя внутри каналов с проницаемым заполнителем имеют одинаковый физический механизм и отличаются только направлением. [c.121]

Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. III Физико-химические и металлургические процессы при сварке . Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл— шлак и металл — газ — центральные в разд. III. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в IV, заключительном разделе учебника — Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке . [c.6]

Теплопроводность и радиация — два чисто физических механизма теплопередачи. Третий вид — конвекция. Если флюид (жидкость или газ) перемещается вдоль нагретой поверхности, теплота может быть передана флюиду за счет либо теплопроводности, либо теплового излучения, либо того и другого вместе и флюид перенесет ее в область с более низкой температурой. В результате образуется тепловой поток, который способствует усилению потока, вызванного одной лишь теплопроводностью или радиацией. Конвекция — гидродинамический процесс, который зависит от геометрии поверхностей, а также от характеристик флюида и от источника теплоты. Поэтому задачи, относящиеся к конвекции, труднее решать аналитически, чем задачи, относящиеся к теплопроводности или радиации. По сути дела, их почти никогда и не решают иным способом, кроме вывода эмпирического соотношения, полученного по результатам натурных исследований. [c.213]

При Кп > 10 понятие коэффициента теплопроводности лишается обычного физического смысла, превращаясь в условную расчетную величину. Объясняется это тем, что в условиях вакуума, когда А 6, Л > б, механизм теплопроводности, вязкости и диффузии изменяется. Процесс переноса в этих условиях определяется, главным образом, уже не межмолекулярными столкновениями, а столкновениями молекул со стенками. Поэтому кинетические уравнения для коэффициентов переноса X, ц и D видоизменяются. Однако и при вакууме коэффициенты Я, т) и D сохраняют свой тепло- и физико-технический смысл, поскольку они остаются коэффициентами пропорциональности в уравнениях (4-23)—(4-25) [Л. 15, 22, 132]. [c.152]

Данная монография посвящена описанию процессов теплопроводности в твердых телах. В ней на основе богатейшего экспериментального материала проанализированы особенности распространения теплового потока в различных типах твердых тел (в металлах, аморфных телах, полупроводниках и т. д.). Подробно рассматриваются все механизмы теплопроводности и дается физический анализ каждого из них. [c.4]

В данной книге подробно излагаются все механизмы теплопроводности и проводится наглядный физический анализ каждого из них. Основное внимание уделяется фононной теплопроводности твердых тел. Автор отмечает, и с этим утверждением нельзя не согласиться, что вопросы, связанные с теплопроводностью решетки, сравнительно мало отражены в монографической литературе. Поэтому анализ фононной теплопроводности и тех многочисленных ситуаций, когда тепловой поток в решетке играет основную роль, несомненно, является одной из сильных сторон предлагаемой монографии. [c.6]

Здесь нельзя не отметить, что автора любой монографии всегда можно упрекнуть в том, что он не обратил достаточного внимания на тот или иной вопрос. Но всякая книга несет на себе печать личности автора. Это проявляется и в отборе материала, и в характере изложения и т. д. Поэтому, давая оценку книге, будем принимать во внимание прежде всего то, что в ней есть. В этом смысле ценность книги Р. Бермана несомненна. Это единственная монография, целиком посвященная одному из важнейших кинетических явлений — теплопроводности. В ней рассмотрен очень широкий круг вопросов, относящихся к процессам теплопроводности, наглядно и разносторонне описаны физические механизмы передачи энергии в различных типах твердых тел. Несомненно, что предлагаемая монография будет полезна всем интересующимся физической кинетикой и проблемами современной физики твердого тела. [c.7]

Выше уже отмечалось, что наружные золовые загрязнения на экранных трубах обладают высоким тепловым сопротивлением, которое обусловливается чрезвычайно низкой теплопроводностью слоя. Физический механизм образования загрязнений с такими свойствами изучен еще недостаточно. [c.169]

Перенос энергии в слое отложений осуществляется двумя физическими механизмами — молекулярной теплопроводностью и излучением. Молекулярной теплопроводностью теплота переносится как по твердому каркасу слоя, так и в газовых прослойках между -частицами. Радиационный перенос энергии происходит главным образом в газовых зазорах между частицами. Относительная роль радиационной составляющей переноса заметно возрастает с увеличением температуры слоя. Основное влияние на условия переноса энергии в слое загрязнений оказывает структура слоя, которая частично характеризуется его микропористостью. Она определяется размерами, формой и взаимным расположением частиц. Структура слоя обусловливает, таким образом, размеры и форму газовых микрополостей, а также строение собственно твердого каркаса. [c.171]

При отсутствии касательных сил трения, два параллельно движущихся слоя идеальной жидкости могли бы иметь совершенно произвольные скорости, свободно скользить друг относительно друга. Этот факт находится в явном противоречии с принципом непрерывности поля скоростей, положенным ранее в основу кинематики и динамики жидкости и газа. Можно было бы ожидать при этом, что схема идеальной жидкости должна привести к результатам, далеким от реальности, бесполезным для практики. Однако это не так. Теория идеальной жидкости в большинстве случаев с достаточной для практики точностью описывает обтекание тел, оценивает распределение давлений по поверхности обтекаемых тел, дает суммарную силу давления потока на тело и мн. др. Причиной достаточного совпадения с опытом столь, па первый взгляд, отвлеченной, идеализированной схемы служит дополнительное допущение о сохранении и для идеальной жидкости принципа непрерывности распределения механических и термодинамических величин в движущейся среде. В этом фундаментальном принципе механики сплошной среды заложена главная качественная сторона физического механизма молекулярного обмена в жидкостях и газах, приводящего, с одной стороны, к непрерывности полей физических величин и, с другой, к наличию трения и теплопроводности. [c.124]

Теплообмен — это самопроизвольный процесс переноса теплоты в среде с неоднородным распределением температуры. Различные виды теплообмена различаются между собой физической сущностью процесса переноса теплоты, или, как еще говорят, механизмом теплообмена. Различают три таких механизма теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением. [c.170]

В классической теории теплопроводности имеется понятие о скорости распространения изотермы Шу. для нашего случая ш)у.= 2У а/х. Следовательно, при х= О оо, а при т->оо = = О, что находится в противоречии с понятием о физическом механизме распространения тепла. [c.529]

При теоретическом подходе к изучению разрывов вводят в рассмотрение более сложные детализированные модели среды, учитывающие физические механизмы, обеспечивающие непрерывность изменения величин. Для газа, например, такими усложненными по сравнению с уравнениями газовой динамики моделями могут служить уравнения теплопроводного вязкого газа Навье-Стокса или уравнения Больцмана. Гиперболические уравнения возникают как предельный случай, когда внешний масштаб задачи L становится много больше внутреннего масштаба, определяющего ширину областей с быстрым изменением решения. При этом в уравнениях можно проводить упрощения, связанные с отбрасыванием малых членов. В частности, в областях, где функции меняются на расстояниях порядка L, при достаточно больших L можно пренебрегать высшими производными по сравнению с низшими, поскольку каждое дифференцирование добавляет к порядку величины множитель 1/L. Члены с высшими производными остаются существенными в узких зонах с [c.78]

Наибольший интерес представляет собой случай, когда коэффициент теплопроводности К является нелинейной функцией температуры и плотности. Как отмечалось в гл. I, физические механизмы, обуславливающие процессы переноса тепла, могут быть различными. Так, выделяют теплопроводность электронную и лучистую. Исследования показывают, что и в том, и в другом случае коэффициент теплопроводности в достаточно широком диапазоне изменения параметров может быть описан степенной функцией температуры и плотности, т. е. имеет вид [c.36]

Требуется осторожность при исследовании возмущения, которое, распространяясь, изменяется. При адиабатическом приближении такое возмущение оставляет за собой область изменяющейся температуры. В теплопроводном материале температура некоторое время после прохождения возмущения будет оставаться постоянной. Очевидно, адиабатическое приближение к этому последнему процессу неприменимо, поскольку сам физический механизм его основан на теплопроводности. В этом примере кажется, что адиабатическое приближение следует сгладить в зоне [c.128]

Математическая модель теплообмена при переходном кипении учитывала три основных физических механизма, последовательно сменяющих друг друга на каждом участке поверхности нагрева прогрев тонкого слоя жидкости в месте ее контакта со стенкой за счет теплопроводности до образования устойчивых паровых зародышей [c.259]

Механизм распространения теплоты теплопроводностью зависит от физических свойств тела в газообразных телах перенос теплоты теплопроводностью происходит в результате соударения молекул между собой в металлах — путем диффузии свободных электронов в капельных жидкостях и твердых телах-диэлектриках — путем упругих волн (упругие колебания кристаллической решетки). [c.270]

С теплопроводностью мы познакомились в первой части курса. Диф ференциальное уравнение теплопроводности = 0 описывает бесчисленное множество конкретных процессов, принадлежащих к одному и тому же классу. Общность этих процессов определяется одинаковым механизмом процесса распространения тепла. Однако известны и другие дифференциальные уравнения, аналогичные по форме записи уравнению теплопроводности, например уравнение электрического потенциала ( ii. 3-12). Если для температуры и электрического потенциала ввести одинаковые обозначения, то оба уравнения по своему внешнему виду не будут отличаться друг от друга. Однако, хотя по форме записи оба уравнения совпадают, физическое содержание входящих в эти уравнения величин различно. Те явления природы, которые описываются одинаковыми по форме записи дифференциальными уравнениями, но различны по своему физическому содержанию, называются аналогичными. [c.157]

Рассмотрим теперь знаменатель подынтегральной функции в уравнении (9-12). В зависимости от числа Прандтля величина 1/Рг может быть равна или больше, чем 6t/v. Физически это означает, что при очень низких числах Прандтля (жидкие металлы) молекулярная теплопроводность является основным механизмом переноса и ею нельзя пренебречь даже в турбулентном ядре потока. При числах Прандтля, близких к единице или более высоких, преобладающим механизмом переноса теп- [c.197]

Изучением внутренних форм движения материя и связанных с ними явлений занимается теоретическая физика в своих специальных разделах молекулярная (кинетическая) теория, статистическая механика, электродинамика и др. В этих разделах исследуются внутренние механизмы вязкости, теплопроводности, массопроводности (диффузии) и других явлений переноса, устанавливаются теоретические значения коэффициентов переноса и общие закономерности их изменения в зависимости от различных физических условий. [c.11]

Такая математическая модель в достаточной мере не может точно описать реальный процесс, даже при наиболее оптимальном подборе параметров модели (коэффициентов теплопроводности, теплопередачи и т.п.). Первая причина заключается в том, что методы идентификации предполагают нахождение параметров, не имеющих физического смысла, удовлетворяющие только критерию адекватности модели. И вторая причина заключается в том, что в уравнениях (2) и (4) присутствуют переменные, являющиеся составляющими очень сложных взаимосвязанных механизмов химического превращения сырья и образования тепла вследствие горения топливного газа (химическая кинетика и процесс горения топлива). Процессы химической кинетики являются сложными по своей структуре. Традиционно механизм химической кинетики описывается коэффициентом скорости [c.298]

Если в выделенном объеме смеси грунт—вода—лед при решении уравнения теплопроводности на шаге по времени происходит переход через температуру замерзания, то температура данного объема приравнивается к температуре замерзания, а его агрегатное состояние пересчитывается по методу баланса энергии в соответствии с количеством подводимого (отводимого) тепла. Процедура пересчета повторяется на каждом шаге по времени до тех пор, пока влага в данном объеме присутствует и в жидкой, и в твердой фазах. Поскольку реальный процесс фазового превращения доминирует над процессом теплопроводности, данный механизм пересчета фазового состояния с физической точки зрения не противоречит действительности. [c.96]

В газах и жидкостях явление теплопроводности обычно связано с рядом других физических явлений, например с движением массы газа и связанным с этим переносом теплоты. Изучение явления теплопроводности в металлах показывает, что механизм распространения теплоты в них аналогичен распространению электричества. [c.218]

В основе наиболее употребительных в теории турбулентного пограничного слоя полуэмпирических теорий лежит допущение об их дифференциальной сущности, заключающейся в том, что механизм чисто турбулентного (молярного) переноса количества движения полностью определяется заданием местных значений производных от осредненных скоростей по поперечной к направлению потока координате и физических констант жидкости. Величина самой осредненной скорости движения жидко--сти в рассматриваемой точке установившегося потока, как скорость поступательного равномерного движения системы координат, которую можно мысленно связать с рассматриваемым движущимся слоем, не может иметь влияния на механизм турбулентного переноса. Кроме того, обычно предполагается, что в достаточном удалении от твердой поверхности молярный обмен настолько превалирует над молекулярным, что можно пренебречь обычной вязкостью и теплопроводностью по сравнению с их турбулентными аналогами. [c.535]

Интенсивность внутрнпорового теплообмена. Одной из основных величин, определяющих испарение потока теплоносителя внутри пористых металлов, является интенсивность Ау объемного теплообмена. Выполним приближенную оценку этой величины. Из приведенного ранее физического механизма процесса следует, что основным режимом внутрнпорового теплообмена при движении двухфазного потока в нагреваемых матрицах является передача теплоты от пористого каркаса с температурой Т теплопроводностью через жидкостную микропленку к ее поверхности, имеющей температуру, равную температуре насыщения, где теплота затрачивается на испарение жидкости. [c.85]

Метод эквивалентной задачи теории теплопроводности. Основой его служит родственность физического механизма выравнивания импульса, теплосодержания и т. д. в турбулентных струях, с одной стороны, и теплопроводности — с другой [171. 11утем введения новых независимых переменных = % х, г), т] = г и установления связи со старыми уравнения (56), (57) могут быть сведены к виду [c.150]

На рис. 9.17,5 приведены схема передачи теплоты по механизму теплопроводности и эквивалентная электрическая схема для одной ячейки калориметра Кальве. По принципу физического подобия теплота эквивалентна электрическому заряду, тепловой поток - электрическому току, температура — напряжению, термическое сопротивление — электрическому сопротивлению, а теплоемкость — электрической емкости. Такая аналогия позволяет понять основные соотношения, характеризующие работу калориметра теплового потока. [c.125]

Один из наиболее изученных ныне способов интенсификации теплообмена в охлаждающем тракте — применение искусственной шероховатости поверхности тракта. Физические основы этого метода следующие. Известно, что в конвективном теплообмене между стенкой и охлаждающим компонентом (так же как и между ПС и стенкой) участвует лишь тонкий слой потока -пограничный слой. Причем, интенсивность теплообмена в значительной степени зависит от характера движения в пограничном слое. При ламинарном пограничном слое перенос теплоты осуществляется главным образом теплопроводностью и теплообмен существенно менее интенсивен, чем при турбулетном по-граничном слое, в котором теплота йереносится более мощным механизмом — турбулентным обменом. Однако хотя в турбулетном пограничном слое теплоперенос и усиливается, он все же сильно ограничивается образованием непосредственно на стенке ламинарного подслоя, в котором теплота передается более слабым механизмом — теплопроводностью. [c.82]

Полученные экспериментальные зависимости характеристик физического механизма от параметров пронесса совпадают с результатами теоретического анализа, В частности, длительность контакта жидкости со стенкой резко падает в зоне низких температурных напоров (т АГ ), а с увеличением АГ скорость падения замедляется (т ,. АГ ). Такая зависимость объясняется тем. что при ни.зких ЛГ доминирующая часть времени контакта приходится на рост и слияние пузырей (длительность этого процесса /сл АГ ), а при высоких — на прогрев жидкости за счет теплопроводности АГ" Это позволило не только обобщить опытные данные по средней длительности контактов жидкости со стенкой безразмерной формулой [c.260]

Механизм передачи теплоты теплопроводностью обусловлен движением микроструктурных элементов тела (электроноо, атомов, молекул) и зависит от физически.х свойств среди. [c.161]

Физическая постановка задачи о диффузионно-тепловой неустойчивости (в дальнейшем ДТН) ламинарных пламен впервые была дана в работе Льюиса и Эльбе [53], где на основе представлений об избытке энтальпии за фронтом пламени предсказывалась неустойчивость фронта при числе Льюиса— Семенова Le = Dp p/A-< 1 (в дальнейшем ДТН-1), в то время как при Le 1 считалось, что фронт пламени устойчив. Противоположная гипотеза была высказана в [541 диффузионно-тепловая неустойчивость пламен возможна только при Le > I (в дальнейшем ДТН-2). Механизм неустойчивости, предложенный Зельдовичем, принципиально отличается от механизма Льюиса и Эльбе и состоит в том, что при Le> 1 участки фронта ламинарного пламени, выпуклые в сторону несгоревшей горючей смеси, ускоряются вследствие превышения притока энергии (в результате диффузии горючего) над стоком теплоты в результате процесса молекулярной теплопроводности. Вогнутые же участки по аналогичной причине имеют отток энергии, что в конечном счете замедляет их распространение. В результате фронт пламени становится неустойчивым. [c.331]

Теплоотдача при турбулентном пограничном слое. Аналитический расчет теплоотдачи в турбулентном слое представляет большие трудности вследствие сложности самого двихсения и сложности механизма переноса количества движения и теплоты. Особенностью турбулентного течения является пульсационный характер движения. На рис. 2.34 показана осциллограмма колебаний скорости в фиксированной точке турбулентного потока. Отклонеггие мгновенной скорости w от средней w называется пульсацией. Наличие пульсаций как бы увеличивает вязкость, и тогда полная вязкость турбулентного потока будет суммой двух величин — молекулярной вязкости и дополнительной турбулентной. Турбулентная вязкость ji,p не является физическим параметром теплоносителя, как коэффициент динамической вязкости, и характеризует интенсивность переноса количества движения в турбу-лентно.м потоке. Аналогично вязкости в уравнении движения, в дифференциальном уравнении энергии дополнительно к молекулярной теплопроводности появляется турбулентная теплопроводность характеризующая турбулентный перенос теплоты и также не являющаяся физическим параметром теплоносителя. [c.129]

Наряду с внешними факторами усталость определяется физическими характеристиками материала теплопроводностью, термическим расширением, макронеоднородностыо. Следует отметить, что термоциклирование может сопровождаться не только появлением усталостных микротрещин, но и существенным формоизменением, т, е. наложением статического механизма повреждения. Одновременное протекание двух различных по характеру процессов при циклических изменениях температуры усложняет изучение термической усталости [220]. [c.128]

Итак, наряду с явлениями вязкости и теплопроводности, развивающимися на микрофизическом уровне, в жидких и газообразных средах существует турбулентная вязкость и турбулентная теплопроводность, которые обусловливаются возникающим при определенных обстоятельствах макроскопическим пульсацион-ным движением молей. В отличие от коэффициентов и X коэффициенты iJ.,f и только отчасти зависят от физических свойств данной среды, определяемых ее внутренним состоянием, главным же образом эти характеристики турбулентной структуры течения зависят от конфигурации и размеров поля, от уровня осреднен-ных скоростей, от первоначальной организации потока и от других внешних факторов. Кроме того, величины и Х могут меняться и действительно меняются от места к месту. Вместе с тем, как показывает опыт, коэффициенты [j.,,, и Х. , часто в тысячи раз превосходят величины р. и л, вследствие чего в таких случаях механизм турбулентного обмена становится абсолютно доминирующим. [c.78]

При распространении звуковых волн малой амплитуды коэффициент поглощения большинства газообразных и жидклх сред больше (и в некоторых случаях значительно) коэффициента, рассчитанного по вязкости и теплопроводности среды. Как это было установлено для газов Кнезером [27], а затем в общем случае Мандельштамом и Леонтовичем [26] и в дальнейшем развито в раде теоретических и экспериментальных работ, эти дополнительные потери связаны с отклонением процессов, протекаю-Ш(Их в среде под действием звука, от равновесных. Эти внутренние процессы могут иметь различную физическую природу, однако с точки зрения феноменологической они могут характеризоваться некоторым параметром (или многими параметрами) и временем релаксации t (или многими временами релаксации), т. е. характерным временем возвращения системы, выведенной из состояния равновесия, в равновесное состояние. Точное предсказание времени релаксации может быть сделано на основании детального рассмотрения релаксационного механизма. [c.129]

При некоторых условиях на поверхности охлаждаемой стенки образуется капельная конденсация пара (рис. 149). Капельная конденсация пара осуществляется при неполном смачивании поверхности охлаждаемой стенки жидким конденсатом. Можно, однако, осуществить капельную конденсацию на стенке и паров таких жидкостей, которые смачивают чистую стенку, но не смачивают покрытие стенки тонким слоем какого-либо гидрофобного вещества. Применение искусственных веществ, вызывающих капельную конденсацию пара, может служить средством для интенсификации теплообмена, так как капельная конденсация пара жидкостей с небольшим коэффициентом теплопроводности отличается от пленочной конденсации более высоким коэффициентом теплоотдачи (примерно на порядок большим). Механизм капельной конденсации пара еще не вполне выяснен. Руководствуясь физическими соображениями, можно представить следующую модель явления капельной конденсации пара. На охлаждаемой стенке в отдельных, наиболее доступных местах из переохлажденного пара зарождается множество мельчайших капель конденсата. К отдельным каплям притекают массы переохлаждаемого конденсирующегося пара. Приток паровых массс к охлаждаемой стенке и дальнейшее перемещение их вдоль стенки к растущим каплям конденсата осуществляются под воздействием разности давлений, возникающей ири переохлаждении и конденсации пара. [c.353]

Относительно режимов горения, которым соответствуют точки Q на участке поляры, необходимо сделать следующее замечание. Для всех точек участка поляры ТМ нормальная составляющая ско-эости газа перед скачком больше скорости звука. Она равна скорости звука тогда, когда перпендикуляр из точки А на направление фронта касается в точке А ударной поляры для Л = 1. Обычные механизмы эаснространения фронта экзотермических химических реакций - диффузия и теплопроводность - не обеспечивают распространения фронта со сверхзвуковой скоростью. Попасть же в точку Q при непрерывном изменении Л после скачка в точку 5 нельзя по той же причине, по которой нельзя попасть непрерывным образом из точки А в точку Ql. Поэтому режимы, соответствующие точкам Q, будем считать физически нереальными, хотя в принципе быстрое горение могло бы осуществляться, например, путем возбуждения химических реакций внешними источниками. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...