II. Теплообмен
Теплообмен это процесс переноса тепла в пространстве и он расчленяется на ряд простых явлений: теплопроводность, конвекцию, излучение.
1.
2. Конвективный теплообмен – характерен для твердых, жидких и газообразных состояний тел. Определяется переносом массы на макро уровне и делится на: - вынужденная конвекция при наличии разности давлений; - свободная конвекция за счет перемещения массы при наличии гравитационных сил (нагрев снизу воздухом – он поднимется вверх, нагрев потоком и стены – спускается вниз). 3. Радиальный или лучистый теплообмен. Нагретое тело излучает энергию в виде электромагнитных волн, которые воспринимаются нагреваемым телом, и в нем энергия электромагнитных волн снова преобразуется в теплоту. Характерен для тел, имеющих высокую температуру.
Теплопроводность.
Характеристики теплообмена: - температура; - градиент температур; - тепловой поток Q; - удельный тепловой поток q.
Уравнение Фурье. Удельный тепловой поток в произвольном направлении пропорционален падению температуры в данном направлении:
l - коэффициент теплопроводности материала – количество тепла, передаваемое на расстоянии 1м в единицу времени при разности температур в 1 К. Теплопроводность Дифференциальное уравнение теплопроводности.
Если, а велик, то градиент температуры в веществе при равных условиях существенно меньше, чем при других. Если стенка, работающая в условиях больших перепадах температур, то градиент температуры:
Теплопроводность плоской однослойной стенки. tc1, tc2, l = const. Стенка имеет большие размеры в направлениях z и y (в идеале бесконечна). Tс = tf, tжид = tw. Найти: q, T(x) – удельный тепловой поток и распределение температуры в стенке. Задача стационарная (все параметры во времени не меняются). Перейдем к полной производной. Теплопроводность многослойной тонкой плоской стенки. Известно tc1 - tcn+1, li, di, q1. Найти tстыка, q. 1. последовательно запишем уравнение Фурье для каждого из слоев. 2. Из него находим разность температур на каждом из слоёв. 3. Полученная система из n уравнений суммируется. 4. Находим тепловой поток. Расчет многослойной стенки с учетом контактных соединений.
То есть, должна рассматриваться система, включающая n-1 уравнений Фурье.
|