Štátna vzdelávacia inštitúcia

Vyššie odborné vzdelávanie

Samary State Technické

Univerzita

Laboratórne práce

Roztok teploty.

Dokončené: Študenti skupiny 1-ET-4

Kodina O. N. Lastochkin N. M. Afanasyev M. A.

Samara 2012.

Stručná teória.

Prevodovka tepla --fyzické spracovanie súčasnej energie horúceho tela na chladnejšie alebo priamo (pri kontakte), alebo cez oddeľovacie (telesné alebo médium) oddielu z materiálu. Keď fyzické telá rovnakého systému sú v zriedení, potom tepelná energia alebo prenos tepla z jedného tela do druhého na nástupy z neterodynamickej rovnováhy. Spontánna prevodovka od teplejšieho telesa do chladnejšej, čo je dôsledkom termodynamiky

Tepelná vodivosť je vykurovacie energie častice látky (molekuly, atómy, ióny) v procese ich tepelného pohybu. Takáto výmena tepla sa môže vyskytnúť v láske v nehomogénnej distribučnej teplote, ale mechanizmus prenosu tepla bude závisieť od stavu otočenia. Vplyv tepelnej vodivosti je, že inletické energetyomolekuly, ktoré určujú telesnú teplotu, sa prenáša do iného tela, keď sú interagované alebo prenášané z vyhrievaných oblastí tela na menej vyhrievané oblasti. Niekedy sa v tepelnej vodivosti nazývajú aj kvantitatívne hodnotenie schopnosti špecificky opísanej.

Numerické vlastnosti tepelnej vodivosti materiálu vyrovnania tepla prechádzajúceho cez materiál s plochou 1QM. MZA Časová jednotka (druhá) s jedným gradientom teploty. Táto číselná charakteristika sa používa na výpočet tepelnej vodivosti pre produkty s kalibráciou a chladiacimi profilmi.

Zákon o tepelnej vodivosti Fourier.

V stabilnom režime sa hustota prúdenia energie prenášaná pomocou tepelnej vodivosti úmerne na teplotu THEGRADIETTHEMOSTU:

kde - vektor hustoty tepelného toku - množstvo energie prechádzajúcej do jednotky času cez jednotku plochy kolmého na každej osi, teplota tepelnej vodivosti (niekedy nazývaná jednoducho tepelná vodivosť), je teplota. Mínus v pravej časti ukazuje, že tepelný tok je namierený protiľahlým vektorom grad t (to znamená smerom k rýchlemu poklesu teploty). Tento výraz je známy ako tepelná vodivosť.

V neoddeliteľnej forme bude rovnaký výraz zaznamenaný tak (ak hovoríme o stacionárnom toku tepla z jedného ohraničeniaLelelapipedaku iné):

tam, kde - celkový výkon tepelných strát, prierezová plocha rovnobežnosti, - teplotný rozdiel plochy, je dĺžka rovnobežnosti, to znamená, že vzdialenosť medzi okrajmi.

Koeficient tepelnej vodivosti sa meria IWC / (M · K).

Koeficient tepelnej vodivosti vákuva

Koeficient tepelnej vodivostiwakumapochi nula (hlbšie vákuum, bližšie k nule). To je spojené s nízkou koncentráciou vo vákuu častíc materiálu schopného prenášať teplo. Teplo vo vákuu sa však prenáša emitujúcim. Z tohto dôvodu, napríklad na zníženie tepelnej straty dvojitého, striebra (taký povrch lepšie odráža žiarenie) a vzduch sa medzi nimi čerpá.

V súčasnosti existuje mnoho ako analytické a numerické metódy na riešenie tepelných problémov pre valcové a obdĺžnikové telesá. V prípade zahrievania zložitejšej formy sú vhodné len numerické metódy na riešenie. Avšak použitie analytických metód pre telá správneho valcového alebo pravouhlého tvaru (rovnobežnosť) bol úplne oslobodený od nákladov na vytvorenie modelu a z pohodlia pri riešení úloh riadenia.

Základné ustanovenia.

Teplotný gradient je vektor nasmerovaný normálnym na izotermický povrch v smere zvyšujúcej sa teploty, t.j.

, (1)

kde - jeden vektor smerovaný normálnym v smere zvýšenia teploty.

Gradient je tiež symbolom (NAM). Komponenty gradientu pozdĺž osí karteziánskych súradníc sú rovnaké ako zodpovedajúci súkromný derivát

. (2)

Expresia v hranatých zátvorkách vo vzorci môže byť napísaná ako
.

Hlavný zákon tepelnej vodivosti Fourier.

Prenos tepla s tepelnou vodivosťou normálnym na izotermický povrch z miest s väčšou teplotou na miesta s menšou teplotou.

Množstvo tepla prechádzajúceho do jednotky času a pripisované jednotke izotermického povrchu sa nazýva hustota tepelného toku

, (3)

kde - množstvo tepla prechádzajúceho za jednotku alebo rýchlosť tepelného toku; S - Povrchová plocha.

Zákon: Hustota tepelného toku je priamo úmerná teplotným gradientom

, (4)

kde λ je koeficient tepelnej vodivosti.

Koeficient tepelnej vodivosti sa rovná množstvu tepla prúdiacej na jednotku času cez povrchovú jednotku, keď teplota klesne na jednotku dĺžky normálu, rovnajúca sa na jeden stupeň.

[W / (mgrad)]

Koeficient tepelnej vodivosti závisí od teploty pre kovy, ktoré lineárne znižuje; Zvýšenie plynov; Pre kvapaliny, okrem vody a glycerínu, znižuje.

Materiály S.
[W / (Mgrad)] sa nazývajú tepelnoizolačné.

Okrem λ sa používa teplotný koeficient A

Koeficient teploty a teploty sa rovná množstvu tepla prúdiacej na jednotku času cez jednotku povrchu, s diferenciálnou koncentráciou vnútornej energie v 1 j / m³ na jednotku dĺžky normálu.

C. práca: Naučte sa s pomocou programu LOST na riešenie problémov na distribúcii tepla cez pevnú látku.

Dokončenie práce.

V programe ELOCLE, vytvárame tepelnú úlohu a nakreslíme pevnú látku (tehál) a nastavte jeho vlastnosti a tvár.

Telesná tepelná vodivosť 1 W / (CL * M)

Potom sa rozhodneme začať riešenie tepelnej úlohy. Z čoho vidíme, že tepelný tok sa zníži s prechodom cez telo. A teplota úsekov tela s odstránením z steny klesá.

Odpovede na otázky.

Zvážte prenos tepla medzi dvoma doskami s teplotou vo vákuových podmienkach. V prvej aproximácii predpokladáme, že molekuly plynu čelia prvej doske získavajú energiu, teplota zodpovedajúca teplote tiež charakterizuje energiu molekúl, ktoré sa zrazili s druhou doskou. Je ľahké pochopiť, že medzi doskami

prenos energie sa vyskytuje prakticky nesolenými molekulami. V tomto prípade bude teplotný gradient neprítomný vo vnútri plynu.

Píšeme výraz na hustotu vnútorného prúdenia energie v smere od dosky 1 na dosku 2 (Obr. 5.6):

Tu tepelná kapacita pri konštantnom objeme na molekulu. Zodpovedajúci hustota prúdenia energie v opačnom smere je:

kde a c sú priemerné hodnoty koncentrácie molekúl a rýchlosť ich tepelného pohybu. Rozdiel je zrejmý na určenie hustoty prenosu tepla (prenos tepla cez jednotku plochy na jednotku času):

Využívanie pomeru prepisovania (52.3) vo forme

tu je špecifická tepelná kapacita plynu v konštantnom objeme. Získaný výsledok ukazuje, že prenos tepla vo vákuových podmienkach je úmerný hustote plynu.

V skutočnosti, vo vákuových podmienkach, stupeň kontaktu incidentových molekúl so stenami je nedostatočná na prevodovku, keď je priemerný odraz energie zodpovedá teplotám pevnej látky; Zároveň sú preteky teplôt na hranici plynu s stenami. Počas týchto okolností vzorec (52.5)

tam, kde je koeficient ubytovania, s prihliadnutím na vyššie uvedené teploty a závisí od vlastností plynu a povrchov pevných látok.

Závislosť tepelnej vodivosti plynov z tlaku vo vákuových podmienkach je možné pozorovať pomocou zariadenia znázorneného na obrázku 5.7. Prostredníctvom dvoch rúrok 1 a 2, spojených gumovou zástrčkou A, drôt je natiahnutý, vyhrievaný elektrickým šokom na červenú žiaru. Ak sa z trubice 2 cez proces pri čerpaní čerpadla vzduchu, potom luminiscencia drôtu v tomto

rúrka z červenej zmene na vyššiu teplotu (bielu) v dôsledku zníženia tepla odstraňovania plynového prostredia.

Podľa (52.6) môže byť zníženie tlaku, tepelná vodivosť vo vákuu extrémne malá. Táto okolnosť sa používa v dewarových plavidlách (obr. 5.8), navrhnuté tak, aby uložili skvapalnené plyny a implementáciu adiabaticity v mnohých zariadeniach. Plavidlá DEWAR majú dvojité steny, medzi ktorými sa vytvára vysoké vákuum, vďaka ktorej je tepelná vodivosť ciev extrémne malá. Prenos tepla zvonku v tomto druhu plavidiel sa vykonáva najmä žiarením, aby sa znížilo steny nádob pokrytých tenkou vrstvou striebra.

Prevod energie vo forme tepla, ktorý sa vyskytuje medzi orgánmi, ktoré majú rôzne teploty, sa nazýva výmena tepla. Hnacou silou akéhokoľvek procesu prenosu tepla je teplotný rozdiel medzi vyhrievanými a menej vyhrievanými telesami, ak existuje spontánny prenos tepla.

Podľa druhého zákona termodynamiky, \\ t spontánny proces prenosu tepla v priestore sa vyskytuje pod pôsobením teplotného rozdielu a je zameraný na zníženie teploty..

Výmena tepla je výmena energie medzi molekulami, atómami a voľnými elektrónmi. V dôsledku výmeny tepla sa zníži intenzita pohybu častíc vyhrievaného telesa a menej ohrievané.

Prevod tepla - Veda o procesoch tepla. Zákony prenosu tepla je základom tepelných procesov - kúrenie, chladenie, kondenzácia výparov, varu kvapaliny, odparovanie - a majú veľký význam pre vykonávanie mnohých procesov prenosu hmotnostných prenosov (destilácia, sušenie atď.), Ako aj reakčných procesov chemickej technológie prúdiacej s ponukou alebo teplom.

Orgány, ktoré sa zúčastňujú na výmene tepla chladiace kvapaliny. Teplo sa môže šíriť v akýchkoľvek látkach a dokonca vo vákuu. Neexistujú žiadne ideálne tepelné izolátory.

Vo všetkých látkach sa prenáša teplo tepelná vodivosťvzhľadom k prevodu energie mikročasticami. Molekuly, atómy, elektróny a iné mikročastice, z ktorých sa látka skladá, pohybuje sa s rýchlosťami, proporcionálnou teplotou. Vďaka interakcii častíc sa navzájom rýchlejšie poskytuje energiu pomalým časticiam, čím sa prenášajú teplo zo zóny s vyššou teplotou do zóny s menšou teplotou.

V tekutách a plynoch môže byť prenos tepla realizovať aj v dôsledku miešania pohyblivých častíc. V tomto prípade non-individuálne molekuly a veľké makroskopické objemy vyhrievanej tekutiny (plyn) sa pohybujú do zón s nižšími teplotami a menej ohrievané na zóny s väčšou teplotou. Prenos tepla spolu s makroskopickými objemami látky sa nazýva konvekcia.

V rovnakej dobe, tepelná vodivosť sa koná spolu s konvekciou. Takýto komplexný typ výmeny tepla sa nazýva konvektický. Konvekcia je určenie procesu prenosu tepla v kvapalinách a plynoch, pretože je podstatne intenzívnejšia tepelná vodivosť.

Výmena tepla medzi kvapalinou (plynom) a povrchom pevnej látky (alebo naopak) bola veľmi rozložená. Tento proces sa nazýva konvektívny prenos tepla alebo jednoducho tepelný lis.

Žiarenie Je tretím spôsobom prenosu tepla . Teplo sa prenáša cez všetky transparentné médiá, vrátane vo vákuu (vo vesmíre). Energetickí nosiče so žiarením sú fotórumemitované a absorbované orgánmi zapojenými do výmeny tepla.

Vo väčšine prípadov je prenos tepla vytvorený niekoľkými spôsobmi súčasne. V procese prenosu tepla sú zapojené všetky metódy prenosu tepla - tepelnú vodivosť, konvekciu a žiarenie. Komplexnejší je proces prenosu tepla z vyhrievaného chladiacej kvapaliny na menej zahriaty cez stenu, ktorá ich oddeľuje prevod tepla. V procese prenosu tepla je tepelná vodivosť a prenos tepla sprevádzaný prenosom tepla konvekciou. Avšak, keď zvažuje komplexné procesy výmeny tepla s prevládajúcim za určitých podmienok, jeden alebo dva z troch spôsobov šírenia tepla je jeden alebo dva.

Pri neustále pôsobiacich teplotách sa v rôznych bodoch nezmení a prietokové procesy výmeny tepla sa zvažujú nainštalovaný (stacionárne). V pravidelných operačných zariadeniach, kde sa časom menia teploty neidentifikovaný(nestály) procesy výmeny tepla.