Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Повна кількість теплоти Qt може бути виражене через тепловий потік Q




Qt = (8)

Для характеристики теплових потоків вводиться вектор щільності теплового потоку , значення модуля якого дорівнює кількості теплоти dQt , що проходить в одиницю часу dt через одиницю площі ізотермічної поверхні dS, а напрямок у будь-якій точці ізотропного тіла протилежний напрямку градієнта температури

q = , (9)

де знаходимо величину Q

(10)

Вектор щільності теплового потоку спрямований у бік переносу теплоти (рис. 1). Лінії, дотичні до яких збігаються з напрямком , називають лініями теплового потоку. Лінії теплового потоку перпендикулярні до ізотермічних поверхонь в точках перетину з ними.

Відповідно до припущення Фур'є, тепловий потік через елемент ізотермічної поверхні визначається значенням температурного градієнту в розглянутій точці. Чисельні дослідні дані дозволили установити прямо пропорційну залежність між щільністю теплового потоку і градієнтом температур

= -l×grad T, q = - l× , (11)

де l - коефіцієнт пропорційності, названий коефіцієнтом теплопровідності, або теплопровідністю.

Основний закон теплопровідності Фур'є описується рівнянням (11) і формулюється таким чином: щільність теплового потоку прямо пропорційна градієнту температури.

Проекції вектора на вісі декартової системи координат мають виляд

qx = q×cos(

qy = q×cos(

qz = qcos( де

q = - модуль вектора теплового потоку.

Теплопровідність l є фізичним параметром і в загальному випадку залежить від температури, тиску і властивостей речовини. Теплопровідність вимірюється у Вт/м×К і в більшості випадків визначається експериментально. При цьому використовується співвідношення

,

що є наслідком рівності /11/, з якого більш ясно видно фізичний зміст l: теплопровідність чисельно дорівнює кількості теплоти, що проходить в одиницю часу через одиницю ізотермічної поверхні при градієнті температури, рівному одиниці, тобто, при перепаді температур в один градус на одиницю довжини нормалі.

Теплопровідність різних речовин змінюється в широкому діапазоні: наприклад, для чотирьоххлористого вуглецю при температурі 373 К λ = 0,0086 Вт/м·К, а для срібла при 273 К λ = 416 Вт/м·К.

Для газів і пару значення λ малі (0,006 - 0,6 Вт/м·К), однак вони збільшуються з підвищенням температури. Зміна тиску практично не впливає на теплопровідність газів, за винятком дуже високих і дуже низьких тисків. Для рідин коефіцієнт теплопровідності змінюється в межах 0,070 - 0,1 Вт/м·К і зростає з підвищенням температури. Виключення складають вода і гліцерин.

Істотно залежить від температури теплопровідність твердих тіл, причому характер її зміни багато в чому визначається хімічним складом речовини. Так, для чистих металів, з підвищенням температури теплопровідність зменшується (Рис.2), а для сплавів – збільшується (Рис.3). На теплопровідність металів сильно впливають домішки. Наприклад, додавання в мідь невеликої кількості миш'яку знижує її теплопровідність від 396 до 142 Вт/м·К. В теплотехніці матеріали з теплопровідністю менш (0,2...0,3) Вт/м·К називаються теплоізоляційними. При цьому в більшості цих матеріалів теплопровідність зростає з підвищенням температури (Рис.4). Крім цього, багато теплоізоляційних матеріалів мають порошкоподібну або пористу будову. Тому на теплопровідність цих матеріалів поряд з температурою істотно впливає пористість матеріалу.

 

 

Рисунок 2– Залежність теплопровідності від температури для деяких чистих металів

 

 

 

Рисунок 3– Залежність теплопровідності від температури для різних сплавів:

1 – латунь-18; 2 – латунь-30; 3 – латунь-12; 4 – ніхром;

5 – бронза; 6 – марганцевиста бронза; 7 – гарматна бронза;

8 – сплав олова та цинку; 9 – фосфориста бронза;

10 – білий метал; 11 – константан; 12 – монель-метал; 13 – манганін;

14 – нікелева сталь; 15 – рідкий сплав олова з цинком

 

 


 

 

 

 

 

Рисунок 4– Залежність теплопровідності від температури

для деяких теплоізоляційних матеріалів:

1 – діатомістова цегла; 2 – совеліт; 3 – ньювель;

4 – шлакова вата; 5 – мінеральна шерсть; 6 – повітря

 

                           
 
,
   
 
 
   
 
   
     
 
 
   
 
   


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 748. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.02 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7