Пренос топлоте - шта је то? Типови, методе, прорачун преноса топлоте

Пренос топлоте је важан физички процес. То подразумева пренос топлоте и представља комплексан процес који се састоји од низа једноставних трансформација.

Постоје одређени типови преноса топлоте: конвекција, провођење топлоте, топлотно зрачење.

Процесс феатурес

Теорија преноса топлоте је наука о карактеристикама преноса топлоте. Пренос топлоте је пренос енергије у гасовитим, течним, чврстим медијима.

века. Теорија топлине појавила се средином КСВИИИ века. Аутор је био М. В. Ломоносов, који је формулисао механичку теорију топлоте, користећи закон очувања и трансформације енергије.

Опције размене топлоте

Пренос топлоте је саставни део топлотне технике. Различита тијела могу замијенити своје унутрашња енергија у облику топлине. Опција преноса топлоте је спонтани процес преноса топлоте у слободном простору, који се посматра са неравномерном расподелом температуре.

Разлика у температурним вредностима је предуслов за размену топлоте. Дистрибуција топлоте се одвија од тела са вишом температуром до тела са нижим индексом.

Резултати истраживања

Пренос топлоте је процес преноса топлоте унутар чврстог материјала, али под условом да постоји температурна разлика.

Бројне студије указују на то да је пријенос топлине затворених структура сложен процес. Да би се поједноставило проучавање суштине појава које су повезане са преносом топлоте, емитују се елементарне операције: провођење, зрачење, конвекција.

Термичка проводљивост: Опште информације

Који тип преноса топлоте се најчешће користи? Преношењем супстанце у тело, можете променити температуру, на пример, загревањем металног штапа, повећати брзину топлотног кретања атома, молекула, повећати унутрашњу енергију, повећати топлотну проводљивост материјала. Када се честице сударају, долази до постепеног преноса енергије, због чега читава шипка мијења своју температуру.

Ако узмемо у обзир гасне и течне материје, онда пренос енергије кроз провођење топлоте у њима има незнатне показатеље.

Конвекција

Такви поступци преноса топлоте повезани су са преносом топлоте при кретању гасовима или течностима из региона са једном температурном вредношћу у регион са другим индикатором. Постоји подјела конвекције на два типа: присилно и слободно.

У другом случају, флуид се креће под утицајем разлике у густинама појединих делова услед загревања. На пример, у просторији са вруће површине хладњака се диже хладан ваздух, добијајући додатну топлоту из батерије.

У оним случајевима када је за кретање топлоте потребно користити пумпу, вентилатор, миксер, говоримо о присилној конвекцији. Загревање у целом волумену течности у овом случају се одвија много брже него са слободном конвекцијом.

Радиатион

Који тип преноса топлоте карактерише промену температуре у гасном окружењу? Ради се о топлотном зрачењу.

То подразумева пренос топлоте у облику електромагнетни таласи подразумева двоструки прелаз топлотне енергије у зрачење, затим назад.

Карактеристике преноса топлоте

Да би се извршио прорачун преноса топлоте, потребно је имати идеју да је топлотни медиј потребан за провођење топлине и конвекцију, а то није потребно за зрачење. У процесу размене топлоте између тела уочава се смањење температуре у том телу у коме је овај индикатор имао велику вредност.

Температура хладног тела расте за потпуно исту количину, што потврђује пуноправни процес размене енергије.

Интензитет преноса топлоте зависи од разлике у температури између тела која размењују енергију. Ако је практично одсутан, процес је завршен, успостављена је топлотна равнотежа.

Карактеристике процеса топлотне проводљивости

Коефицијент преноса топлоте је повезан са степеном телесне топлоте. Температурно поље је сума температурних индекса за различите тачке у простору у одређеној временској тачки. Када се вредност температуре промени у јединици времена, поље је нестационарно, за константну вредност - стационарни приказ.

Изотермална површина

Без обзира на температурно поље, увек можете да идентификујете тачке које имају исту вредност температуре. Њихов геометријски распоред формира изотермичну површину.

У једној тачки у простору није дозвољено истовремено пронаћи двије различите температуре, стога се изотермне површине не могу међусобно пресећи. Може се закључити да се промена тела температурне вредности манифестује само у оним правцима који пресецају изотермне површине.

Максимални скок је забележен у правцу нормалном према површини. Температурни градијент је однос највише температуре према интервалу између изотерми и векторска величина.

Показује интензитет промене температуре унутар тела, одређује коефицијент преноса топлоте. Тхатс количина топлоте који ће се преносити кроз било коју изотермалну површину, названу топлотни ток.

Под његовом густином подразумева се однос према јединичној површини саме изотермне површине. Ове вредности су супротни вектори.

Фоуриер'с Лав

То је основни закон провођења топлоте. Његова суштина је у пропорционалности густине топлотног тока са температурним градијентом.

Коефицијент топлотне проводљивости карактерише способност тела да емитују топлоту, она зависи од физичких својстава супстанце и њеног хемијског састава, влажности, температуре, порозности. Влага при пуњењу пора стимулише повећање топлотне проводљивости. Са великом порозношћу унутар тела, повећава се количина ваздуха, што утиче на смањење топлотне проводљивости.

Сви материјали имају одређени коефицијент отпорности на пренос топлоте, може се наћи у референтним књигама.

Топлотна проводљивост у чврстом зиду

Предуслов за овај процес је разлика температуре између површина зида. У таквој ситуацији формира се топлотни ток, који се од зида с великом температурном вриједношћу усмјерава на површину зида с ниском температуром.

Према Фоуриеровом закону, топлотни ток ће бити пропорционалан површини зида, као и температурном притиску, и обрнуто пропорционалан дебљини овог зида.

Од тога овиси смањење отпорности на пријенос топлине топлотна проводљивост материјала из којих се изводе зидови. Ако садрже неколико различитих слојева, они се сматрају вишеслојним површинама.

Као примјер таквих материјала могу се назвати зидови кућа, гдје се унутарњи слој жбуке наноси на слој опеке, као и на вањску облогу. У случају контаминације спољне површине преносне топлотне енергије, на пример радијатора или мотора, прљавштина се може сматрати наметањем новог слоја који има незнатан коефицијент топлотне проводљивости.

Управо због тога се смањује размјена топлине, постоји опасност од прегријавања погонског мотора. Сличан ефекат изазива чађ и скалу. Са повећањем броја слојева зида, повећава се његов максимални топлотни отпор, смањује се вредност топлотног флукса.

За вишеслојне зидове, расподела температуре је испрекидана линија. Код многих измењивача топлоте топлотни ток пролази кроз зидове округле цеви. Ако се гријаће тијело креће унутар таквих цијеви, топлински ток се усмјерава према вањским зидовима из унутрашњих дијелова. Када се посматра спољашња варијанта, обрнути процес.

Пренос топлоте: карактеристике процеса

Постоји интеракција између топлотног зрачења, конвекције, провођења топлине. На пример, у процесу конвекције долази до топлотног зрачења. Топлотна проводљивост у порозним материјалима је немогућа без зрачења и конвекције.

Приликом извођења практичних прорачуна, подјела сложених процеса на засебне појаве није увијек препоручљива и могућа. У основи, резултат кумулативних ефеката неколико једноставних појава приписује се процесу који се сматра главним у одређеном случају.

Секундарни процеси у овом приступу узимају се у обзир само за квантитативне прорачуне.

У модерним измењивачима топлоте, топлота се преноси из једне врсте течности у другу течност кроз зид који их раздваја. Важан фактор који утиче на коефицијент преноса топлоте је облик зида. Ако је равна, могу се разликовати три фазе пријеноса топлине:

• на површину зида од грејног флуида;
• топлотна проводљивост кроз зид;
• до загрејаног флуида до површине зида.

Укупни топлотни отпор преноса топлоте је инверзни коефицијент преноса топлоте.

Закључак

Топлотна проводљивост је процес преноса унутрашње енергије из загрејаних делова тела на њене хладне делове. Сличан процес се изводи уз помоћ насумице покретљивих атома, молекула, електрона. Такав процес се може догодити у тијелима која имају неједнолику расподјелу температурних вриједности, али ће се разликовати овисно о агрегатном стању предметне твари.

Ову вредност можете сматрати квантитативном карактеристиком способности тела да спроводи топлоту. м²/сек. Топлотна проводљивост се односи на количину топлоте која може да прође кроз материјал дебљине 1 м, површине од 1 м² / с.

Дуго се веровало да постоји веза између преноса топлотне енергије и преноса калорија из тела у тело. Али након спровођења бројних експеримената, откривена је зависност таквих процеса од температуре.

У стварности, при извођењу математичких прорачуна који се односе на одређивање количине топлоте која се преноси на различите начине, узима се у обзир проводљивост конвекцијом, као и пенетрацијско зрачење. Коефицијент преноса топлоте је повезан са брзином кретања флуида, природом кретања, његовом природом, као и физичким параметрима покретног медија.

Електромагнетне осцилације које имају различите таласне дужине делују као носиоци енергије зрачења. Они могу бити емитовани од свих тела чија температура прелази нулу.

Зрачење је резултат процеса који се одвијају унутар тијела. Када удари у друга тела, дјеломично се апсорбира и дјеломично апсорбира у тијелу.

Планков закон одређује зависност густине површинског флукса црног тела од апсолутне температуре и таласне дужине.

Најједноставнији типови размене топлоте, о којима смо већ говорили, не постоје одвојено, они су међусобно повезани. Комбинација њих је сложена размена топлоте, која укључује озбиљно проучавање и детаљно разматрање.

Ин прорачуни топлотне технике користи коефицијент укупног преноса топлоте, који је комбинација коефицијената преноса топлоте путем контакта, који узима у обзир топлотну проводљивост, конвекцију, зрачење.

Правилним приступом и обрачунавањем појединих термалних појава могуће је са високим поуздањем израчунати количину топлоте која се преноси на тело.