Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ [c.146]

Подбор оптимального соотношения толщин металлической оболочки и слоя теплозащитного покрытия возможен и при нестационарном тепловом режиме конструкции. Рассмотрим предварительно задачу нестационарной теплопроводности для двухслойной пластины (рис. 5.6), состоящей из слоя металла толщиной и слоя теплозащитного покрытия /г. На обеих поверхностях пластины зададим условия конвективного теплообмена с параметрами Тс, Р и Т с, Р", а на поверхности при = /г — и подводимый излучением тепловой поток плотностью дл- Распределение температуры Т х , t) [c.213]

Нестационарный процесс передачи тепла сложнее стационарного. При нестационарном тепловом режиме теплопроводность выражается дифференциальным уравнением второго порядка, решение которого в общем виде очень сложно и приводится в специальных курсах теплопередачи. [c.70]

Источником значительных потерь тепла является арматура окон и крышки печей. Теплопотери элементов печных конструкций связаны с характером их работы и определяются теплопроводностью относительно тонкой футеровки, аккумуляцией при нестационарном тепловом режиме, выбиванием горячих газов через щели между крышкой и рамой, лучеиспусканием через щели-гляделки и при открывании крышек. [c.238]

Рассмотрим случай теплопроводности при нестационарном режиме. На рис. 3-35 в качестве примера показана стена, состоящая из двух слоев, выполненных из различного материала. Одна сторона стены теплоизолирована. В начальный момент времени температура в стене распределена равномерно. Затем стена мгновенно подвергается воздействию среды с другой температурой, не изменяющейся далее во времени. Требуется воспроизвести это тепловое явление в виде моделирую- [c.121]

Определение значений коэффициентов теплопроводности накипи, образовавшейся при различных режимах работы испарителя, проводилось опытным путем на специальных лабораторных установках стационарного и нестационарного теплового режима. В экспериментальной установке для определения теплопроводности накипи при стационарном тепловом режиме моделировались натурные условия накипь находилась в рассоле морской воды с концентрацией, равной той, при которой происходило ее образование в испарителе, и исследовалась при тех же температурных напорах, что и в соответствующих режимах работы испарителя ИВС-ЗК. [c.76]

Нестационарный метод экспериментального исследования термического сопротивления клеевых соединений основан на нестационарном тепловом режиме при условии поддержания теплового потока постоянной плотности, т. е. на закономерностях квазистационарного теплового режима. Как известно, решение исходного дифференциального уравнения теплопроводности для неограниченной пластины при нестационарных условиях н постоянстве теплового потока дает зависимость, характеризующую нелинейное распределение температуры по толщине для любого момента времени fJI. 95]. Однако по истечению времени, определяемого Fo>0,55, изменение температуры во времени во всех точках носит линейный характер и выражается зависимостью [c.109]

Большинство методов, основанных на нестационарном тепловом режиме [2], не позволяет определить теплопроводность л и температуропроводность а из одного опыта. Определяя Я и а в разных опытах, нельзя быть уверенным в идентичности условий для них. Кроме того, для большинства нестационарных методов необходимы длительные вычисления при обработке результатов опыта. Даже самые скоростные методы определения теплофизических характеристик [3] требуют для проведения измерений и получения результатов 2—3 час. [c.65]

Расчет нестационарного теплового состояния в плоских стенках методом конечных разностей (приближенный метод Е. Шмидта). Метод конечных разностей нашел широкое применение в практических расчетах тепловых устройств, тепловой режим которых меняется во времени. Примером является лк>бая периодически работающая печь. В этом случае температурное поле в стенке будет меняться с изменением температуры в рабочем пространстве печи. Для определения тепловых потерь через стенку необходимо знать температурное поле в ней при данном тепловом режиме. Метод конечных разностей, основанный на уравнении теплопроводности [c.118]

Методы определения теплопроводности металлов и их сплавов могут быть подразделены на два основных класса. К первому классу относятся методы, основанные на процессах нагревания и охлаждения, т. е. на нестационарном тепловом режиме, когда температура какой-либо точки исследуемого образца является функцией координат и времени. При этих методах непосредственно определяется только величина температуропроводности и посредством ее вычисляют теплопроводность. [c.70]

Сказанное справедливо, если теплоемкость термического слоя равна нулю. Поскольку определение коэффициента температуропроводности реализуется непосредственно в нестационарных тепловых режимах, представляет интерес оценить влияние всего комплекса теплофизических свойств термического сопротивления на точность определения искомого коэффициента. Очевидно, что такие оценки нетрудно провести на основе соответствующих многослойных нестационарных задач теплопроводности. Воспользуемся известным решением [2] для симметричной системы трех неограниченных пластин, находящихся в идеальном тепловом контакте. Теплофизические свойства крайних пластин г, j) тождественны, но отличны от свойств средней пластины (А.1, i). Начальная температура по объему всей системы постоянна и равна Т . Поверхности крайних пластин на всем протяжении теплообмена поддерживаются при постоянной температуре ф Тд. [c.37]

Понятие о регулярном тепловом режиме. Нестационарный процесс теплопроводности называют регулярным тепловым режимом, если поле избыточной температуры 0 автомодельно во времени, т. е. остается подобным себе при изменении времени. Температуру -б называют избыточной, если она отсчитана от любой температуры /о характеризующей данный процесс теплопроводности. [c.226]

Несмотря на все многообразие методов определения теплопроводности они могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся методы, основанные на закономерностях стационарного теплового режима. Эти методы были разработаны еще в прошлом веке и базируются на гипотезе Фурье о пропорциональности теплового потока градиенту температур. Ко второй группе относятся методы, основанные на закономерностях нестационарного теплового режима, при [c.13]

Таким образом, нестационарный тепловой процесс всегда связан с изменением энтальпии тела и им обусловливается. Так как скорость изменения энтальпии прямо пропорциональна способности материала проводить теплоту (т. е. коэффициенту теплопроводности X) и обратно пропорциональна его аккумулирующей способности (т. е. объемной теплоемкости ср), то в целом скорость теплового процесса при нестационарном режиме определяется значением коэффициента температуропроводности а = Х/ср, который здесь имеет такое же важное значение, как и коэффициент теплопроводности при стационарном режиме распространения теплоты. [c.222]

Теплопроводность десяти различных плазменных керамических покрытий изучали нестационарным методом регулярного теплового режима [9, 153]. Это один из наиболее простых методов, он дает возможность оценить теплопроводность многослойных покрытий на образцах разнообразной формы. Сущность метода состоит в том, что образец с покрытием помещается в расплавленный металл (алюминий) и при помощи термопар фиксируется разница температур в расплаве и в центре образца. Рассматривая образец как калориметр, определяют сумму эффективного теплового сопротивления покрытия и поверхностного теплового сопротивления образца. Предваритель- [c.91]

Важное значение в определении номинальной и местной напряженности имеет анализ распределения температур для стационарных и переходных режимов. В первом случае этот анализ позволяет установить как сами температуры элементов, так и тепловые нагрузки (в том числе нагрузки термокомпенсации) во втором — температуры и градиенты температур по толщине элементов для различных моментов времени в переходном режиме. В этом анализе используют методы решения задач теплопроводности, а при сложных формах конструктивных элементов и большой нестационарности тепловых процессов — экспериментальные методы термометрии. [c.10]

Определение тепловых параметров методом нестационарной теплопроводности позволяет в некоторых случаях проводить измерения при непрерывном изменении температуры до желаемого ее значения. Это дает возможность получить сразу соответствующую непрерывную кривую изменения измеряемого теплового параметра в широком интервале температур, в то время как во всех стационарных методах такие кривые строятся по нескольким опытным точкам, соответствующим различным стационарным тепловым режимам, число которых обычно ограниченно. Измерения тепловых параметров различных веществ производятся при относительно небольших перепадах температур, что приближает их средние значения к истинным. [c.62]

При определении коэффициента теплообмена а. в этих случаях обычно пользуются известной схемой Нуссельта, согласно которой коэффициент теплообмена рассчитывается путем теплопроводности в условиях стационарного режима через газовую сферу неограниченно большого радиуса. С такой схемой едва ли можно согласиться, поскольку, например, при обжиге клинкера во взвешенном состоянии для частиц, имеющих средний вероятный диаметр 10 -и, процесс протекает в условиях тепловой нестационарности. Поэтому ир определении коэффициента теплообмена в указанных условиях необходимо учитывать влияние тепловой нестационарности. [c.54]

Предлагаемый метод решения задач теплопроводности в многослойных телах (при нестационарном режиме) заключается в следующем. Для интервала времени О - составляется тепловой баланс на разделе фаз. При фазовых превращениях за раздел принимается граница выделения или поглощения тепла фазового превращения. Коли- [c.253]

Нестационарная теплопроводность тел отвечает не установившемуся во времени тепловому режиму, создаваемому тем или иным тепловым воздействием на тело. Особенно часто приходится встречаться с нестационарной теплопроводностью при нагревании или охлаждении тел, когда до начала соответствующего воздействия на тело во всей его массе была одинаковая температура. Ниже рассматриваются задачи нестационарной теплопроводности [c.198]

Если нагреваемое тело окружено тепловой изоляцией, то тепловые потери зависят не только от ее качества (теплового сопротивления 7 т), но и от режима нагрева. В нестационарном режиме необходимо учитывать теплоемкость футеровки, решая для нее уравнение теплопроводности. При этом возможны случаи, когда в начале нагрева температура футеровки Тф больше и тепловые потери отрицательны, т. е. теплота передается от футеровки к загрузке. Расчет таких режимов требует совместного решения внешней и внутренней по отношению к нагреваемому изделию задач и практически реализуем только численными методами. В важном случае стационарной теплопередачи через футеровку расчет потерь с поверхности заготовки может быть выполнен в общем виде. [c.47]

Оценка коэффициента теплопроводности проводилась по известному методу расчета теплового потока, проходящего в стационарном режиме через цилиндрическую стенку. Для измерения э. д. с, термопар служили потенциометры высокого класса. Определение коэффициента температуропроводности предполагает использование методов нестационарной теплопроводности. В частности, при нагреве образцов с одинаковой постоянной скоростью изменения температур их внутренней и наружной поверхности применимы известные методы, основанные на закономерностях регулярного режима второго рода. Когда же нагрев поверхностей образцов производится с постоянной, но различной скоростью, что имело место при исследованиях влияния скорости возрастания температурного перепада в образцах на термостойкость, то коэффициент температуропроводности определяется при использовании решения задачи теплопроводности при соответствующих условиях. [c.281]

Необходимость экспериментального определения механических свойств слоистых пластиков, подвергаемых нестационарному одностороннему высокотемпературному нагреву при тепловых режимах, моделирующих условиях службы материала в эксплуатации, вызвана тем, что их температурно-временная зависимость прочности в этих условиях недостаточно изучена и в значительной мере определяется специфическими свойствами полимерного связующего сильной температурной зависимостью прочности, быстрым развитием теплового старения и малой теплопроводностью. [c.108]

Процессы переноса тепла являются одним из основных разделов современной науки и имеют большое практическое значение в станционной и промышленной энергетике, в технологических процессах химической, строительной, легкой и других отраслей промышленности. Например, расчет тепловых аппаратов, работающих при нестационарном режиме, расчет ограждающих конструкций в условиях переменных тепловых воздействий (теплоизоляция зданий, печей, трубопроводов), нагревание машин, температурные напряжения в мостах и многие другие вопросы связаны с решением задач нестационарной теплопроводности. Исследование кинетики процессов сорбции, сушки, горения и других химико-технологических процессов связано с решением задач диффузии, которые аналогичны задачам нестационарной теплопроводности. [c.3]

В 20-е годы развитие учения о теплообмене в СССР возглавил академик М. В. Кирпичев, школа которого заложила основы теории подобия и ее приложения к вопросам теплопередачи. Советскими учеными были разработаны оригинальные и эффективные способы расчета процесса теплопроводности с помощью теории регулярного режима и метода элементарных балансов были предложены расчет конвективного теплообмена по методу теплового пограничного слоя, расчеты теплопередачи при кипении жидкостей и конденсации паров, расчеты различных случаев теплопередачи и, в частности, теплоотдачи перегретого пара при высоких давлениях, расчеты взаимной облученности тел в задачах радиационного теплообмена. Были разработаны также оригинальные методы экспериментального изучения процессов теплоотдачи и теплопроводности различных жидкостей, газов и водяного пара, определены их коэффициенты теплопроводности при высоких давлениях и температурах, составлены таблицы водяного пара и других рабочих веществ и разработаны нормы теплового расчета паровых котлов. Были разработаны также вопросы нестационарной теплопроводности, исследованы явления теплопередачи в двигателях внутреннего сгорания и теплообмена при изменении агрегатного состояния теплоносителя. [c.8]

В виде рядов выписывается решение в случае произвольно заданного распределения температур при т О для тел простейшей формы и одномерных задач (см. разд. 4.2). Однако и в этом случае вычисление коэффициентов ряда является часто весьма трудоемким. В связи с этим наряду с аналитическими развивались и численные методы решения нестационарных задач теплопроводности, причем с появлением электронных счетных машин эти методы приобрели решающую роль в проведении точных инженерных тепловых расчетов (прогрев теплозащитных покрытий, камер сгорания и сопел ЖРД, тепловые режимы ИСЭ). Численные методы являются, пожалуй, единственным инструментом решения нелинейных задач и задач теплопроводностей тел сложной формы. [c.91]

Задача расчета нестационарного охлаждения трубопровода при пленочном кипении представляет собой сопряженную задачу стенка — двухфазный поток , в которой совместно решаются уравнения теплопроводности для стенки и одномерные уравнения для пара и жидкости двухфазного потока. Для замыкания общей системы одномерных уравнений двухфазного потока ( 7.2) необходимы эмпирические зависимости для тепловых потоков ( 7п, Qk, < ж), гидравлических сопротивлений (Т,с, Тщ) и паросодержаний х, ф), которые находят экспериментально для каждого режима пленочного кипения. Следовательно, для расчета нестационарного охлаждения трубопровода криогенной жидкостью, когда от начала охлаждения до конца происходит смена режи.мов (снарядный, стержневой, переходное кипение, пузырьковый), необходимо располагать, помимо упомянутых эмпирических зависимостей, для каждого из режимов еще и данными об условиях смены режимов. В такой общей постановке эта задача в настоящее время не может быть решена из-за отсутствия всех необходимых экспериментальных данных о теплоотдаче, гидравлическом сопротивлении и условиях смены режимов. [c.309]

В практике работы машин и аппаратов довольно часто встречаются соединения, подвергающиеся нестационарному тепловому воздействию. Для исследования особенностей контакта при нестационарном тепловом режиме применялась установка по скоростному определению термического сопротивления в зоне контакта (см. рис. 4-11). Показания самопишущего потенциометра в различные промежутки времени (4 интервала) нагрева образцов из материалов Д1 — сталь 45 и сталь 45 — сталь 30 приводятся на рис. 5 18 и 5-19. Здесь же приводится обработка данных в относительных координатах йТ1(1г=1 ) — относительная координата) с целью определения величины Ь — изменения скорости роста температуры в контактной зоне и величины а — скорости подъема температуры на границах образцов. Для нестационарного режима расчет термического сопротивления к.нст ведется по выражению (4-5) и определяется изменение Яц- ст в зависимости от времени т агрева образцов (рис. 5-18,в и 5-19,б). Характер кривой Як.пст = т ) может быть объяснен, исходя из физической сущности теплообмена в зоне контакта. Действительно, как видно из рис. 5-19, в первом интервале нагрева (/) при Т1 = 80 мин средняя температура контактной зоны лежит в пределах 7 к = 311°К, теплопроводность воздуха Яс = 26,5-10 3 вт/(м град), эквивалентная теплопроводность контактирующих металлов Лм = 47,8 втЦм- град), модуль нормальной упругости = 20,05 1 О н/м , в то время как в четвертом интервале (IV) при Т4=138 мин, когда температура контакта 7 к = 333°К, соответственно Я,с = 28,6 10-3 втЦм-град), Ям = 48,3 втЦм-град) и Е = = 20,1 10 н1м . Таким образом, имеет место увеличе-132 [c.132]

При решении всех без исключения задач теплопроводности как при стационарных, так и при нестационарных тепловых режимах обязате.тьным является знание поля температур, т. е. пространственно-временного распределения температуры в интересующей пас области. Это распределение подчиняется основному дифференциальному уравнению теплопроводности, к выводу которого мы и приступим. [c.21]

Появление сверхзвуковых летательных аппаратов, ракетных двигателей и т. п. усилило интерес к процессам теплопроводности при нестационарном режиме. В ряде случаев расчет тепловой защиты головной части ракеты или стенок камеры сгорания и сопла двигателя целесообразно )зести с учетом нестацйбнарности режима. Дело в том, что летательные аппараты и их двигатели в ряде случаев работают в течение очень короткого времени и поэтому тепловые процессы в элементах их конструкции не успевают выйти на стационарный режим. [c.60]

Рассмотрим случай теплопроводности при нестационарном режиме. На рис. 3-37 в качестве примера показана стена, состоящая из двух слоев, выполненных из различного материала. Одна сторона стены теплоизолирована. В начальный момент времени температура в стене распределена равномерно. Затем стена мгновенчо подвергается воздействию среды с другой температурой, не изменяющейся далее во времени. Требуется воспроизвести это тепловое явление в виде моделирующей электрической цепи. Для этого каждый слой стены можно разбить на два слоя. Внутренние тепловые сопротивления стены тогда представятся в виде четырех сопротивлений [c.118]

Для стационарных тепловых режимов качество изоляции улучшается с уменьшением коэффициента теплопроводности, а для нестационарных — с уменьшением коэффициента температуропроводности. Важными качествами таких покрытий являются высокая температура плавления, способность противостоять термическим напряжениям, которые возникают при больших температурных градиентах, хорошая сцепляемость (адгезия) с материалом заш,и-щаемой стенки. [c.468]

Перенос тепла теплопроводностью в каком-либо теле в зависимости от условий имеет различный характер. Если тепло распространяется так, что темшература в отдельных местах тела сохраняется неизменной во времени, то процесс переноса тепла носит стационарный характер. Если температура в этих местах тела меняется со временем, то такой не установившийся во времени процесс переноса тепла называется нестационарным. Тело, внезапно подвергаемое какому-либо достаточно длительному тепловому воздействию, постепенно теряет особенности своего начального теплового режима, и по прошествии некоторого времени нестационарный тепловой режим тела находится в полном подчинении примененного теплового воздействия. Такой нестационарный тепловой режим тела называют регулярным. В некоторых случаях тело подвергается периодическому тепловому воздействию, и тетература в отдельных местах тела периодически меняется во времени, совершая простые или сложные колебания. При этих условиях перенос тепла в теле носит волнообразный характер. [c.149]

В последние годы для исследования теплопроводности жидкостей и газов широко применяются нестационарные методы, в частности методы, основанные на теории регулярного теплового режима I рода [1—3]. Однако эти методы при высоких температурах по длительности эксперимента мало отличаются от стационарных и, кроме того, не позволяют из одного эксперимента определить температурную зависимость теплопроводности. В этом отношении для широкотемпературных исследований наиболее перспективными могут быть методы монотонного разогрева. [c.112]

В зависимости от взаимодействия с окружающей средой нестационарные режимы теплопроводности бывают периодическими и переходными. Периодические режимы —это режимы, при которых происходит периодическое распространение теплоты в теле с после-доиатсльпыы его нагреванием и охлаждением. Возникающие в этом случае тепловые воздействия многократно повторяются с одним и [c.371]

На рис. 3-5 представлены данные сравнительного расчета нагрева плоской экранной изоляции при различной величине теплового потока и разной степени черноты экранов. Так как при малоинтенсивной теплопередаче эффективный коэффициент теплопроводности можно считать величиной постоянной, то для расчета температурного поля, заданного условиями Ki = 0,295 Bi = 2,40 л = = 5 (рис. 3-5,а), применимо решение для нестационарной теплопроводности плоской стенки (3-30). При этом коэффициент теплопроводности принимается равным эффективному коэффициенту теплопроводности экранной изоляции, найденному из условий стационарного режима по формуле (2-66). Коэффициент температуропроводности подсчитывается согласно соотношению [c.118]

Нестационарный метод измерения теплопроводности применяют при испытании тонких пленок, покрытий и заливочных компаундов. Измеряют скорость теплового потока в установившемся режиме через единицу площади при единичной толщине и единице температурного градиента в направлении, перпендикулярном площади. Для этого снимают зависимость градиента температуры от времени. Существует несколько разновидностей метода некоторые из них будут здесь рассмотрены. При методе одного температурно-временного интервала образец в виде тонкой пластинки помещают на теплоприемник — медный бак, окруженный со всех сторон теплоизоляцией сверху на образец ставят нагреватадь как и ири стациоиарпых методах, в этом случае должны быть обеспечены хорошие тепловые контакты [c.441]

Последнее выражение содержит тепловое сопротивление нестационарной теплопроводности между плоскостями с температурами поверхности и массы. Для пластины г =з/ЗХм, для цилиндра = /3,5Ям, для шара г =0.2 Дм. Условное значение эффективного коэффициента теплообмена может быть вычислено при регулярном режиме и известном действительном значениг этого коэффициента по приближенной формуле [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...