- •§1 Основные понятия и определения
- •Теплопроводность
- •§2 Температурное поле
- •Гипотеза Фурье
- •§3 Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •§4. Методы решения уравнения Фурье
- •Когда все условия выполнены, получаем конкретные константы c1, c2, c3…
- •§5. Граничные условия
- •Теплопроводность при стационарном тепловом режиме
- •§6.1 Плоская однослойная стенка г.У I р
- •6.2.Плоская многослойная стенка.
- •§ 6.3 Плоская однослойная стенка г.У III р.
- •6.4 Теплопередача через плоскую многослойную стенку
- •6.5 Совместное задание гуiIр и гуiiIр
- •6.6 Графо-аналитический метод расчета промежуточных
- •7. Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •7.1 Однослойная цилиндрическая стенка. Гу1
- •7 .2 Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку.Гуiii
- •7.3 Многослойная цилиндрическая стенка
- •8. Обобщенный метод решения задач теплопроводности при стационарном тепловом режиме
- •9. Критический диаметр цилиндрической стенки
- •10. Интенсификация теплопередач
- •10.1 От чего зависит k ?
- •10.2 Как влияют термические сопротивления
- •10.3 Другие пути
- •11. Теплопередача через ребристую стенку
- •11.1 Дифференциальное уравнение теплопроводности ребра постоянного поперечного сечения
- •11.2 Стержень (ребро) бесконечной длины
- •§14 Анализ полученного решения
- •§14.2 Нагрев или охлаждение ?
- •§14.3 Вид температурных кривых
- •11.3 Ребро конечной длины
- •11.4. Теплопередача через ребристую стенку
- •11.5 Уравнение теплопередачи через ребристую стенку
- •12. Теплопередача при стационарном режиме с внутренними источниками теплоты.
- •13. Нагрев (охлаждение) бесконечной пластины
- •§14.4. Очень малые числа Bi (Bi®0)
- •§15. Определение количества теплоты, отдаваемое пластиной в процессе охлаждения
- •§ 16. Нагрев (охлаждение) бесконечно длинного цилиндра
- •§18. Нагрев тел реальных размеров (Теорема о перемножении решений)
- •Цилиндр конечной длины.
- •§19. Влияние формы и размеров тела на скорость охлаждения
- •§20. Регулярный режим нагрева, охлаждения тел
- •Конвективный теплообмен
- •§21. Основные понятия, определения
- •Пограничные слои
- •§22. Диф. Уравнение конвективного теплообмена
- •§22.1 Уравнение теплоотдачи
- •§22.2. Ду энергии
- •§22.3. Дифференциальное уравнение движения
- •§22.4. Дифференциальное уравнение неразрывности (сплошности)
- •§24. Теплоотдача плоской поверхности
- •§24.1. Гидродинамика
- •§25. Теплоотдача при течении в каналах
- •§25.1. Гидродинамика
- •§27. Теплоотдача при свободной конвекции
- •§27.1. Неограниченный объем
- •§27.2. В ограниченном объеме
- •§28. Отдельные задачи конвективного теплообмена
- •§28.1. Понятие сплошной среды
- •§28.2. Теплоотдача при движении с большими скоростями
- •§28.3. Теплоотдача жидких металлов
- •§28.4. Теплоотдача разрежённых газов
- •Конвекция при фазовых превращениях
- •§29. Теплоотдача при конденсации
- •§ 29.1. Чистый пар, вертикальная стенка пленочный режим, насыщенный пар
- •§29.2. Т/о при пленочной конденсации чистого насыщенного неподвижного пара на вертикальной стенке при ламинарном и турбулентном режиме течения пленки конденсата
- •§ 29.3. Наклонная стенка и горизонтальная труба
- •Наружное омывание.
- •§ 29.8. Теплоотдача влажного пара
- •§ 29.9. Теплоотдача при капельной конденсации
- •§30. Теплообмен при кипении однокомпонентных жидкостей
- •§ 30.1. Физика кипения
§1 Основные понятия и определения
Большинство технических и природных процессов связано с переносом теплоты; тепловая обработка различных материалов (металлов, строительных материалов, химических продуктов) производится в тепловых аппаратах, в которых тепло либо подводится, либо отводится.
Тепловые электростанции реализуют процесс преобразования тепловой энергии в механическую и электрическую. Все эти процессы совершаются носителями энергии, которыми могут быть:
атомы молекул
потоки текучих сред
электромагнитные волны
В зависимости от того, какие используются носители энергии, выделяют 3 «механизма» переноса теплоты:
Теплопроводность – это процесс переноса теплоты при непосредственном контакте частиц вещества или среды. (Вещество-это твёрдое состояние, среда-это жидкое, текучее состояние). Кондукция - это теплопроводность.
Конвекция. Конвективный перенос – это механизм переноса теплоты при видимом течении подвижной среды.
Излучение (радиация) – это перенос электромагнитными волнами тепловой энергии.
Разделение на механизмы условное, но достаточно чёткое, каждый механизм имеет своё математическое описание. В природе и технике эти механизмы соседствуют, присутствуют вместе.
Q=Дж количество теплоты
мощность
плотность потока (удельный поток теплоты)
Теплопроводность
§2 Температурное поле
Температурное поле – это графическое, либо аналитическое описание пространственно-временного распределения температуры в теле или среде.
1. -двухмерное нестационарное температурное поле
2. одномерное нестационарное температурное поле
3. одномерное стационарное температурное поле
4. полный покой, смерть Вселенной
Совокупность изотермических поверхностей даёт температурное поле тел.
Если тело разрезать плоскостью, то в сечении получим изотермы. Изотермические поверхности и изотермы никогда не пересекаются. Если тело замкнутое, изотермические поверхности замыкаются внутри тела, либо прерываются на его поверхности.
Оценку плотности температурного поля производят при движении по нормалям к изотермической поверхности. Изотермической поверхности, как правило, повторяют форму тела как на рисунке 2.
Возрастание температуры в направлении нормали к изотермической поверхности характеризуется градиентом температуры:
Гипотеза Фурье
Количество теплоты, которое передаётся между двумя изотермическими поверхностями в направлении нормали к площадке dF, пропорционально градиенту температуры.
- коэффициент теплопроводности.
[dF]=м2
[d]=c
В интегральной форме:
Знак «-» в законе Фурье означает, что направление теплового потока и градиента температуры не совпадают, что тепловой поток всегда движется в направлении, противоположном возрастанию температуры. Переход дифференциальной формы к интегральной в законе Фурье возможен, когда никакие параметры во времени и по поверхности F не меняются.