Законы переноса теплоты
Теплота, передаваемая теплопроводностью, описывается законом Фурье, согласно которому вектор плотности теплового потока пропорционален температурному градиенту
Тепловой поток, количество теплоты и плотность теплового потока связаны соотношениями:
где F, м2 – площадь изотермической поверхности; Dt, с – промежуток времени. Коэффициент пропорциональности в уравнении (1.3) l, Вт/м×К называется коэффициентом теплопроводности и характеризует способность тел передавать теплоту. Коэффициент теплопроводности зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры тел. Значения коэффициентов теплопроводности определяются экспериментально и для технически важных тел (металлов, строительных и изоляционных материалов, жидкостей, газов) содержатся в справочной литературе. Наибольшие коэффициенты теплопроводности имеют металлы, наименьшие – теплоизоляционные материалы и газы. Так как тела могут иметь различную температуру, например от t1 до t2, то расчеты ведутся при среднем значении коэффициента теплопроводности (lср) для данного интервала температур. Если в справочнике значения l = f (t) даются в виде таблицы, то получить lср для данного интервала температур несложно. Для многих материалов в справочнике приводится линейная зависимость l = f (t):
где а, b – постоянные коэффициенты, присущие конкретному материалу. Формулу для расчета lср в интервале температур t1 - t2, нетрудно получить, если решить совместно (1.6) и (1.7):
Такой прием можно применить для получения расчетных формул lср при любой нелинейной зависимости l(t). Конвективную теплоотдачу между поверхностью с температурой tc и омывающей ее средой с температурой tж описывает закон Ньютона-Рихмана, согласно которому плотность теплового потока q пропорциональна разности температур стенки и среды:
По формулам (1.4) и (1.5) можно вычислить Q и Qt . Коэффициент пропорциональности в уравнении (1.9) называется коэффициентом теплоотдачи и характеризует интенсивность процесса конвективного теплообмена между поверхностью и омывающей ее средой. Принято омывающую поверхность среду (газ, воду, любой теплоноситель) именовать "жидкость" и обозначать температуру среды - tж. Коэффициент теплоотдачи зависит от температур tc и tж, от скорости и от свойств жидкости, от формы, размеров, ориентации поверхности и т.д. Коэффициенты теплоотдачи для различных условий теплообмена рассчитываются по специальным уравнениям. Интегральная плотность теплового потока при переносе теплоты излучением рассчитывается по формуле
В уравнении (1.10) коэффициентом пропорциональности является степень черноты излучающего тела (e), которая характеризует его способность излучать и поглощать энергию. Для твердых тел значения e приводятся в справочниках, для излучающих газов - рассчитываются с помощью номограмм. Выражение
известно как закон Стефана – Больцмана, описывающий связь плотности теплового потока и температуры абсолютно черного тела. Коэффициент излучения абсолютно черного тела с0 = 5,67 Вт/(м2 К4).
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1706)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |