48. Основні відомості про теплопровідність.

Теплопровідність– це вид теплообміну, при якому перенесення теплової енергії в нерівномірно нагрітому середовищі відбувається без макроскопічного руху середовища. В газах здійснюється молекула, в металах – основному електронами, в діелектриках – внаслідок взаємодії коливань атомів (чи молекул), які утворюють кристалічну решітку. Проте гази й рідини, за винятком розплавлених металів є дуже поганими провідниками теплоти теплопровідності.

1) Температурне поле.Процес теплообміну теплопровідністю здійснюється тільки за умови, що в різних точках тіла температура неоднакова.

Сукупність значень температури в усіх точках простору, що розглядається, у певний момент часу називають температурним полем. Математично температурне поле задають як функцію координат.

t = f (x, y, z).

Коли температура змінюється в трьох напрямах, то поле називають тривимірним. Двовимірне температурне поле визначається рівністю t = f (x, у), при цьому, очевидно,dt/dz = 0.Для одновимірного поля, за визначенням,t = f (x) і, отже,dt/dy = dt/dz = 0.

2) Температурний градієнт.Поверхня, в усіх точках якої температура однакова, називаєтьсяізотермічною.

Границю відношення зміни ∆t до відстані між ізотермами по нормалі∆nназиваютьградієнтом температур.

lim (∆t/∆n)_∆n-0 = dt/dn = grad t.

Градієнт температури – вектор, напрямлений по нормалі до ізотермічної поверхні.

Тепловим потоком(потужністю теплового потоку)Фназивають кількість теплоти, яка проходить за одиницю часу через довільну поверхню. Вектор теплового потоку завжди напрямлений у бік зменшення температури. Одиниця теплового потоку – ват (Вт).

Кількісно інтенсивність теплообміну характеризується поверхневою густиною теплового потоку¹, яка є відношенням теплового потокуФдо одиниці площіАповерхні, через яку проходить тепловий потік:

Q = Ф/А.

Одиниця вимірювання густини теплового потоку – ват на квадратний метр (Вт/м).

q = - λbt/bn – λ grad t.

Основний закон теплопровідності є закон Фур’є.Коефіцієнт пропорційностіλу виразі є фізичний параметр речовини, що називаєтьсятеплопровідністю.Одиниця теплопровідності – ват на мерт-кельвін[Вт/ (м * К)]

або ват на мерт-градус Цельсія [Вт/ (м * °С)].

49. Основні відомості про конвективний теплообмін.

Конвенція– це процес перенесення теплоти під час переміщення мікрочастинок (газу або рідини).

Конвективнимназивають теплообмін, зумовлений спільною дією конвективного і молекулярного перенесення теплоти.

Конвективний теплообмінміж середовищем, що рухається, і поверхнею, яка відокремлює його від іншого середовища (твердого тіла, рідини чи газу), називаютьтеплодачею.

У практичних розрахунках тепловіддача користуються законом Ньютана:

Ф = ᾳА(t_p – t_ст).

Тобто, тепловий потік Фвід рідини до стінки або від стінки до рідини пропорційні площі А поверхні, яка бере участь у теплообміні, і температурному напоруt_p–t_ст,t_ст– температура поверхні стінки, аt_p– температура середовища, що омиває поверхню стінки. Коефіцієнт пропорційності ᾳ, який враховує конкретні умови теплообміну між рідиною і поверхнею тіла, називаютькоефіцієнтом тепловіддачі.

q = ᾳ (t_p – t_ст);

q = t_p – t_ст / l/ᾳ.

Величину l/ᾳ, обернену до коефіцієнта тепловіддачі, називають термічним опором тепловіддачі.

За причиною виникнення рух рідини вільним і висушеним.