Главная | Теплопроводность закон фурье коэффициент теплопроводности

Теплопроводность закон фурье коэффициент теплопроводности

Производства химической технологии, требующие больших затрат тепловой энергии, обычно комплексно связаны с тепловыми энергетическими установками.

Удивительно, но факт! Многие строительные материалы являются пористыми, а применение закона Фурье к пористым материалам условно.

Рациональное расходование теплоты — важный экономический показатель эффективности работы аппаратуры и организации технологического процесса. Перенос теплоты, происходящий между телами с различной температурой, носит название теплообмена.

Удивительно, но факт! Численное значение определяется опытным путем в справочных таблицах.

В соответствии со вторым законом термодинамики перенос тепла самопроизвольно происходит от тела с более высокой температурой к телу с меньшей температурой. Таким образом, причиной направленного теплопереноса является разность температур — температурный напор, который есть движущей силой переноса тепла. При выравнивании температур наступает равновесие.

Удивительно, но факт! При шероховатых поверхностях коэффициенты теплоотдачи меньше, чем при гладких, так как их сопротивление течению жидкой пленки больше, и поэтому меньше скорость стекания пленки и больше ее толщина.

Тела, участвующие в переносе тепла, называют теплоносителями. Перенос теплоты может осуществляется различными способами.

§ 91. Теплопроводность (закон Фурье)

В зависимости от механизма различают три способа теплопереноса: В чистом виде теплопроводность наблюдается в твердых телах, а в жидкостях и газах — лишь в неподвижных средах.

При этом в жидкостях и твердых телах диэлектриках перенос энергии осуществляется путем упругих волн, в газах — путем диффузии атомов или молекул, а в металлах, путем диффузии свободных электронов. Конвективный перенос теплоты обусловлен массовым движением макрочастиц среды — теплота переносится движущейся средой. Такой способ теплопереноса возможен лишь в жидкостях и газах, при этом всегда сопровождается теплообменом между частицами посредством теплопроводности.

В свою очередь, конвекция бывает свободной и вынужденной. Свободная конвекция происходит в результате разности плотностей жидкости или газа в различных точках занимаемого ими объема вследствие разных температур, вынужденная — когда перемещение частиц жидкости или газа происходит под действием внешних сил с помощью насосов, компрессоров.

Лекции о теплотехнике

Тепловое излучение — это перенос энергии в форме электромагнитных колебаний, сопровождаемый переходом лучистой энергии в тепловую и наоборот. Этот вид переноса тепла имеет место между телами любого агрегатного состояния независимо от того, удалены ли они друг от друга или соприкасаются между собой.

В реальных условиях теплота чаще всего передается одновременно двумя или даже тремя способами. Однако обычно преимущественное значение имеет какой-нибудь один способ. Наиболее распространенным случаем в практике является перенос тепла от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

Удивительно, но факт! Свободная конвекция происходит в результате разности плотностей жидкости или газа в различных точках занимаемого ими объема вследствие разных температур, вынужденная — когда перемещение частиц жидкости или газа происходит под действием внешних сил с помощью насосов, компрессоров.

Особенности таких процессов теплообмена заключаются в том, что тепло подводится к материалам или отводится от них при постоянной температуре и распространяется не в одной, а в двух фазах. Эти особенности теплоотдачи при изменении агрегатного состояния могут быть учтены путем введения в уравнения подобия конвективного переноса тепла дополнительного числа подобия, учитывающего теплоту изменения агрегатного состояния.

Удивительно, но факт! Граничные условия 1-го рода:

Число К является мерой отношения тепла, идущего на изменение агрегатного состояния вещества, к теплоте перегрева или переохлаждения одной из фаз относительно температуры фазового превращения.

Число К характеризует относительное изменение количества протекающей жидкости вследствие изменения агрегатного состояния на границе раздела фаз. Из различных случаев теплоотдачи при изменении агрегатного состояния наибольшее значение для процессов химической технологии имеют теплоотдача при конденсации паров и теплоотдача при кипении жидкостей.

30. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности

Широкое применение пара определяется следующими достоинствами: П а б Рисунок 3. Различают капельную конденсацию, когда образовавшаяся жидкость конденсат не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель, например, ртуть на стальной стенке, и пленочную конденсацию, когда конденсат смачивает поверхность и образует сплошную пленку рисунок 3.

Рекомендуем к прочтению! кто виноват если соседи затопи

Основные понятия, используемые при описании процессов переноса тепла. Температурное поле — совокупность значений температуры во всех точках изучаемого пространства в данный момент времени.

Содержание

Нахождение температурного поля является главной задачей аналитической теории теплопроводности. Различают стационарное температурное поле, когда температура во всех точках пространства не зависит от времени, и нестационарное, соответствующее неустановившемуся процессу.

Удивительно, но факт! На наружных поверхностях стенки поддерживаются постоянные температуры tс1 и tс2.

В зависимости от количества координат, вдоль которых может изменяться температура тела, различают одномерное, двухмерное и трехмерное поля температур. Изотермическая поверхность — геометрическое место точек, температура которых одинакова. Так как одна и та же точка пространства не может одновременно иметь разные значения температуры, то изотермические поверхности не могут пересекаться.

Удивительно, но факт! Понятно также, что роль конвекции является существенной лишь в том случае, если нагревание происходит снизу, а охлаждение — сверху исключение — вода ниже В примере воды, нагреваемой в котле, некоторое количество внутренней энергии передается через воду путем теплопроводности воды, но это количество крайне незначительно в сравнении с тем количеством энергии, перенос которого производится путем конвекции.

Они либо оканчиваются на поверхности тела, либо целиком лежат внутри тела не могут обрываться внутри тела. Температура в теле может изменяться только в направлениях, пересекающих изотермические поверхности.

Дополнительные материалы по теме: Закон Фурье – основной закон теплопроводности.

Наибольший перепад температуры на единицу длины происходит в направлении нормали к изотермической поверхности. Градиент температуры — это вектор, нормальный перпендикулярный к изотермической поверхности и направленный в сторону возрастания температуры.

Необходимым условием распространения тепла является неравномерность распределения температуры в рассматриваемой среде, поэтому для передачи тепла теплопроводностью необходимо неравенство нулю температурного градиента в различных точках тела. В сторону противоположную градиенту температуры направлено падение температуры и тепловой поток. Тепловой поток Q— количество теплоты, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность.

Тепловой поток— это вектор, нормальный к изотермической поверхности, направленный в сторону убывания температуры.



Читайте также:

  • Виды правонарушений семейного права