Модуль 2 Основы теории теплообмена 1. Основные понятия теплообмена 2. Передача теплоты теплопроводностью 3. Передача теплоты через многослойную стенку

1 Теплообменом называется процесс передачи теплоты от одних материальных тел к другим в пространстве. Передача теплоты осуществляется тремя способами: – теплопроводностью; – конвективным способом; – излучением.

Температурным полем называется совокупность всех значений температур во всех точках пространства, среды или тела, т.е. температура является функцией координаты (x, y, z) и время ( τ ): f=φ(x,y,z,t) ое

Температурное поле называется: 1. стационарным, если температура в точках не изменяется с течением времени, а если изменяется, то поле называется нестационарным; 2. если температура во всех точках одинакова – то поле однородное, а если не одинакова – то неоднородное. Во всяком теле имеются точки с одинаковыми температурами. Если их объединить поверхностью, получим поверхность равных температур – т.е. изотермическую поверхность.

Две изотермические поверхности не пересекаются. В общем случае температурное поле в пространстве характеризуется тремя координатами – (x, y, z) – такое температурное поле называется объемным. Если температурное поле характеризуется двумя координатами (x, y) – оно называется плоским, а если, а если одной координатой (x) – поле одномерное.

Передача теплоты возможна лишь при разности температур. Градиентом температуры называется изменение температуры от одной изотермической поверхности к другой на единицу длины по нормали к этой поверхности.

2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛОТЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ Механизм передачи теплоты теплопровод- ностью состоит из передачи тепловой энергии микрочастицами друг другу при их сопри- косновении. В металлах – обмениваются тепловой энергией свободные электроны; в диэлектриках – за счет колебаний молеку- лярной решетки; в жидкостях – за счет колеба- ний молекул в межмолекулярном пространстве; в газах – за счет обмена кинетической энергией между частицами при их столкновении.

Теплопроводность - есть способность материала проводить теплоту через себя. Теплопроводность численно равна количеству теплоты, проходящему через стенку толщиной 1 м между двумя ее изотермическими поверхностями площадью 1 м 2, при разности температур между ними 1 К за время 1 сек.

Теплопроводность является функцией рода вещества, температуры и давления. Для газов теплопроводность имеет значение в пределах, почти не зависит от давления и увеличивается с повышением температуры. Теплопроводность жидкостей, с увеличением температуры теплопроводность жидкостей уменьшается (кроме воды и глицерина), а с повышением давления увеличивается. Теплопроводность твёрдых материалов имеет разный порядок для металлов и неметаллов (диэлектриков). Металлы по сравнению с неметаллами являются лучшими проводниками теплоты, и их теплопроводность меняется в пределах. Значение теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов находятся в пределах.

Плотность теплового потока q – это есть количество теплоты, проходящего через стенку площадью 1 м 2 за время 1 с. При этом плотность теплового потока равна теплопроводности.

Тепловой поток - это есть количество теплоты, проходящее через стенку площадью F за время 1 сек.

Количество теплоты Q - это есть вся теплота, проходящая через стенку площадью F за время

Величина, равная отношению называется термическим сопротивлением стенки.

Величина, равная отношению называется коэффициентом теплопередачи теплопроводностью.

3.3. Термическое сопротивление многослойной стенки равно сумме термических сопротивлений ее отдельных слоев: ПЕРЕДАЧА ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ МНОГОСЛОЙНУЮ СТЕНКУ

Величина равная отношению обозначается и называется коэффициентом теплопередачи теплопроводностью для многослойной стенки:

Плотность теплового потока или Тепловой поток Количество теплоты