Теория теплообмена

Раздел 2. Теория теплообмена

1 Основные понятия и определения

Теплообмен, самопроизвольный процесс переноса теплоты, возникающий под действием пространственной неоднородности поля температуры. Перенос теплоты может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

В лекции "11 Структура конфликтной ситуации" также много полезной информации.

Теплопроводность, перенос теплоты от более нагретых участков к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц. Имеет место в твердых телах и неподвижных газах и жидкостях.

Конвекция, перенос теплоты при перемещении объемов жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой. Имеет место только в текучих средах.  

Конвективный перенос теплоты происходит тем интенсивнее, чем больше скорости движения жидкости или газа, так как в этом случае за единицу времени перемещается большее количество частиц тела.

Перенос теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, так как при этом осуществляется и непосредственный контакт частиц с различной температурой. Одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называют конвективным теплообменом; он может быть вынужденным и свободным. Если движение рабочего тела вызвано искусственно (вентилятором, компрессором, мешалкой и др.), то такой конвектив­ный теплообмен называют вынужденным. Если же движение рабочего тела возникает под влиянием разности плотностей отдельных частей жидкости в результате нагревания, то такой теплообмен называют свободным или естественным, конвективным теплообменом.

Излучение, процесс передачи теплоты между двумя телами, разделенными полностью или частично пропускающей излучение средой, происходит в три стадии: превращение части внутренней энергии одного из тел в энергию электромагнитных волн, распространение электромагнитных волн в про­странстве, поглощение энергии излучения другим телом. При сравни­тельно невысоких температурах перенос энергии осуществляется в ос­новном инфракрасными лучами.

Сложный теплообмен, совокупность всех трех видов переноса теплоты: теплопроводность, конвекция, излучение. Изучение закономерностей сложного теплообме­на представляет собой довольно трудную задачу. Поэтому изучают порознь каждый из трех видов теплообмена, после чего становится возможным вести  расчеты,  относящиеся  к сложному теплообмену.