Боришанский Справочник по теплопередаче (555275), страница 4
Текст из файла (страница 4)
ченаости через некоторую среду, прозрачную для теплового (температурного) излучения. Существуют три способа переноса тепла: 1. Т е п л о п р о в о д н о с т ь (кондукцня) — процесс распростране. ння тепла только вследствие теплового движения структурных частиц ве цества (нолекул, аточов, свободных электронов). В чистом виде теплопроводность имеет место в твердых телах и в весьма тонких, неподвижных слоях жидкости влн газа. 2. К а н ве к ц и я — процесс распространения тепла в результате теплопроводности и непйсредственного перемещения малярных (т.
е. состоящих нз большого количества молекул) частей среды из одной области пространства в лругую, Конвективный перенос тепла имеет место в движущихся жидкостях, газах, сыпучих телах. 3, И з л у ч е н и е (радиация) — процесс передачи тепла от одного тела к другому путем электромагнитных колебаний через промежуточную прозрачную для теплового излучения сраду. В эточ процессе часть ваутренвей энергии излучаю цего тела превра.цается в лучистую энергию, распространяющуюся через электромагнитное поле и вновь трансфоринрующуюся в энергию теплового движения структурных частиц при падении на второе (облучаемое) тело.
1-2. Теплоотдача и теплспередача Т е п л о о т д а ч е й называется процесс теплообчена мех твердой стевкой (телом) и обтекающей ее жидкой (газообра" ля. средой. зоей Т е п л о п е р е д а ч е й называется процесс теплообмена детин средами, разделенными некоторой перегородкой (обыул' фа,„„е. Основные яонягия и уравнения [Гл. 1 Для практических расчетов стационарных процессов теплоотдачи в теплопередачи исторически установились формулы: ()= (1,.— 1)Р'! (1-1) () = й (7, — 1,) Р . (1-21 Здесь Я [якая) — количество тепла, отданного или приобретенного потоком жидкости г [м') — поверхность обтекаемой стенки; т [час.) — время (длительность процесса); 1, , ' С вЂ” средняя температура стенки; 7, " С вЂ” средняя температура жидкости; Гь, Т„ ' С вЂ” средние температуры греющей и обогреваемой сред.
Множители пропорциональности и и А в формулах (1-1) и (1.2) имеют размерность икал/ма град час и называются, соответственно, коэффициентом теплоотдачи и коэффициентом теплопередачи. Формулы (1-1) и (1-2) не отражают действительной зависимости теплового потока от температуры, физических свойств и размеров тел, находящихся в тепловом взаимодействии, а являютси некоторым формальным расчетным приемом, переносящим все трудности расчета теплапередачи на определение величин а я й, которые зависят от размеров поверхности теплообмена и разности температур (температурного напора) слабее, чем тепловой'поток 1г.
Те рви ческ им сопротивлением называются величины, обратные коэффициентам теплоотдачи и теплопередачи, т. е. (гсш Г) ~т 1 а (г,— 1,)уе 1 )('— д= 14 й' (1-4) Термическое сопротивдение сложной системы равно сумме термических сопротивлений ее частей, т. е. (1-5) 1-3. Основное уравнение распространения тепла ь в вещественной среде ",ионным вопросом теорпи теплопередачи является исследование '«ежду распределением температур в рассматриваемой системе зннкающимн в ней тепловыми потоками. а дальнейшем, при отсутстаин спенаааьиой сгоаоркн, под Потоком иаетси поток жидкой «ли газообразной среды. Разности температур тапа Ы = Г, — ге называются т е м п е р атурны ми напорами.
Основное уравнение распространения тепла 25 Тем ц врат у рн ы м поле и называется совокупность мгиовен. ных значений температуры во всех точках рассматриваемого проранства. Температурное поле является скалярным. Графически температурное поле изображается и з о т е р м и ч ее к и м и и о в е р х н о с т я м и, являюшимися геометрическим местом точек с одной и той же температурой. Градиентом т ем пер а т у р называется вектор 61 йгабт= бп ° (1-6) где л — нормаль к изотериической поверхности. Градиент температур опрелеляет наибольшее изменение температу ы по направлению в данной точке.
емпературиый градиент как производная существует только тогда, когда поле температур является непрерывным, а функция 1=1(х,у, и, т), (1-7) выражающая математически это поле, непрерывна и дифференцируема в данной области. Таким образом, скалярному полю температур соответствует векторное поле гралиентов температур, а возникновение теплового потока обусловливается неравенством ягаб 1 ф О. Вектором теплового потока д называется тепловой поток, проходящий по нормали к единице изотермической поверхности в единицу времени.
Вектор теплового потока направлен от ббльших к меньшим температурам, т. е. в обратную сторону по отношению к йгаб й В общем случае тепловой поток через некоторую элементар. ную плошадку равен; Из кинетической теории вещества М. В. Ломоносова непосредственно слелует, что перелаваемое количество движения молекул пропорционально разности их кинетических энергий в рассматриваемых областях тела, т.
е. Пропорционально разности температур этих областей, Формально в математическую физику это положение было введено в виде уравнения Био †Фур )Л. 3): е а = — )гягабй (1лй) Здесь знак минус показывает взаимно-обратвую направленность векторов теплового потока и градиента температур, а мяожитель пРопоРциональности Л рассматривается как физическая характеристн«а' тела и называется коэффициентом теплопроводности, КоэфФициент теплопроводности изотропных тел является функцией температуры и, в значительно более слабой степени, давления. В кристаллах величина л различна в направлениях различных осей кристалла.
Прнменнемыа часто термин .физические константы' неточен, тек кен фнвнчекне чврвктернстнкн тела не являются постояннымн, 25 Подобие тепловых и гидродикомическик процессов ( Гл, 2 Обычна в тепловых расчетах коэффициент теплопроаодности и другие физические характеристики, входч.цие в соогватствую,цие уравнения, считают постоянными, атно я их значения к некоторым осредненным параметрам процесса. Основное дифференциальное ураннение распространения тепла в вещественной среде выводится из первого начала термодинамики и уравнения (1-9).
Это уравнение для изотропной среды имеет вид ]Л. 1-1, !.2]: -+ В! Вр Ы!ч(Лцгаб!) + Ц + АР О!за Р(ш) = сц д — — А д . (1-!О) В этом уравнении ц ]кг/м'] — удельный вес среды; с ]икал]кг град) — удельная теплоемкость среды при данном (в термодннамическом смысле) нроце се; при течении идеального газа с =- с; Р' р]кг час/мэ) — коэффициент динамической вязкости среды; )г ]ккалУм град час] — коэффициент теплопроводности среды; гв]м/час] — скорость течения среды в данной точке в данный момент времени (действительная или актуальная скорость течения); р ]кГ/мз] — давленае в данной точке в данный момент времени; т, ' С вЂ” температура среды в данной точке в данный момент времени; ч ]час.] — время; ц ]икал/мэ час] — плотность внутреннего источника (стока) тепла; 1 А = —; икал]кгм — тепловой эквивалент механической работы.
4л7 Символы векторного исчисления см. стр. 19 — 21. Если в качестве единицы врамени прннчть секунду (что обычно делается в гидродинамике), то скорость ш будет измаряться в м/сек, линамическая вязкость р — в кг сек(мэ, теплопроводность )г— в икал/м град сек н плотно.ть внутреннего источника ц в икал!м'сек, ГЛАВА ВТОРАЯ ПОДОБИЕ ТЕПЛОВЫХ И ГИДРОДИНАЛ1ИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 2-1. Значение эксперимента Точное решение сложных уравненил, описывао.цнх процессы теплообчена, возможно только в редких случазх. Обычно удается получить лишь прнближенныэ решения, основанные нэ введении тех или иных допущений, существенно упроцаоцнх исходные уравнения. Такие решения не могут быть положены в основу технических расчетов тов без тщательной проверки и корректировки путем сопоставления ре ,я „езультатов вычислений с данными соответствующих опытов..
В тех случаях, когда последовательное аналитическое решение оказыва ывается невозможным, эксперимент остается единственным путем дл для получения необходимых количественных соотношений. В экспо именгах изучаются некоторые единичные явления, и их результы необходимо обобщить по возможности наиболее полно. В связи этим вопрос а методах обоб,ценна экспериментальных дааных имеет весьма существенное теоретическое и практическое значение. Г)онятие о подобии физических процессов дает возможность обоб ценна результатов отдельных опытов на все явления, подобные- исследованному, Кроме того, метод подобия дает правила моделирования физических процессов.
Эти правила позволяют заменить экспеРиментальное исследование образца исследованием его модели, выйолнеиной в масштабе, удобном для экспериментирования, 2-2. Анализ размерностей Метод подобна оснозынается на том общем и не требующем специального доказательства соображении, что решение физлческих задач не должно зависеть от случайного выбора системы мер, Выбор той или иной сисгемы мер может отражаться только на величине численных коэффициентов уравнений, но отнюдь не на их структуре. Уравнения процесса, представленные в безразмерном виде, одни и те же для различных систем мер. Безразмерныс характеристики некоторого физического процесса можао получить двумя путями: а) Вводя отношение текущей величины данного параметра к величине этого параметра в некоторой масштабной точке (сечении и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
