Основы теории теплообмена реферат

Обновлено: 05.07.2024

ТЕПЛОТА, кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело при данной температуре, зависит от его массы; например, при одной и той же температуре в большой чашке с водой заключается больше теплоты, чем в маленькой, а в ведре с холодной водой его может быть больше, чем в чашке с горячей водой (хотя температура воды в ведре и ниже).

Содержание

1. Введение. Понятие теплоты
2. Теплопередача
3. Три основных вида передачи тепла
4. Роль теплоты и её использование
5. Список используемой литературы.

Работа содержит 1 файл

РЕФЕРАТ теплота.doc

Работа Бирюковой А.В.

Уфимский политехнический техникум

1. Введение. Понятие теплоты

3. Три основных вида передачи тепла

4. Роль теплоты и её использование

5. Список используемой литературы.

Теплота играет важную роль в жизни человека, в том числе и в функционировании его организма. Часть химической энергии, содержащейся в пище, превращается в теплоту, благодаря чему температура тела поддерживается вблизи 37 градусов Цельсия. Тепловой баланс тела человека зависит также от температуры окружающей среды, и люди вынуждены расходовать много энергии на обогрев жилых и производственных помещений зимой и на охлаждение их летом. Большую часть этой энергии поставляют тепловые машины, например котельные установки и паровые турбины электростанций, работающих на ископаемом топливе (угле, нефти) и вырабатывающих электроэнергию.

Теплопередача – это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы. Чтобы создавать эффективно работающие системы нагрева или охлаждения, разнообразные двигатели, энергоустановки, системы теплоизоляции, нужно знать принципы теплопередачи. В одних случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей, космических кораблей и т.п.), а в других он должен быть как можно больше (паровые котлы, теплообменники, кухонная посуда).

Три основных вида передачи тепла

Существуют три основных вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен.

Теплопроводность. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых телах его можно наблюдать визуально. Так, при нагревании стального стержня с одного конца в пламени газовой горелки тепловая энергия передается по стержню, и на некоторое расстояние от нагреваемого конца распространяется свечение (с удалением от места нагрева все менее интенсивное).

Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения Т/x разности температур на концах стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного сечения стержня (в м2) и коэффициента теплопроводности материала [в соответствующих единицах Вт/(мК)]. Соотношение между этими величинами было выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:

Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию.

В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем воздух и пористые материалы.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Вещества и материалы

Теплопроводность, Вт/(м К)

Гагачий пух (неплотный)

Теплопроводность металлов обусловлена колебаниями кристаллической решетки и движением большого числа свободных электронов (называемых иногда электронным газом). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или медь) являются также хорошими проводниками электричества.

Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при понижении температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление, называемое сверхпроводимостью, используется для повышения эффективности работы многих устройств – от приборов микроэлектроники до линий электропередачи и больших электромагнитов.

Конвекция. Как мы уже говорили, при подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное явление называется конвекцией. Чтобы не расходовать тепло отопительной системы впустую, нужно пользоваться современными обогревателями, обеспечивающими принудительную циркуляцию воздуха.

Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя. Соотношение между соответствующими величинами подчиняется закону Ньютона

где q – тепловой поток (измеряемый в ваттах), A – площадь поверхности источника тепла (в м2), TW и T – температуры источника и его окружения (в кельвинах). Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в единицах Вт/(м2хК).

Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя неподвижен (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент h можно рассчитать теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды пока не удается. Турбулентность – это сложное движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих молекулярные.

Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи и пограничный слой. Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную роль при определении коэффициента конвективного теплопереноса.

Конвекцию необходимо учитывать при проектировании теплообменников, систем кондиционирования воздуха, высокоскоростных летательных аппаратов и многих других устройств. Во всех подобных системах одновременно с конвекцией имеет место теплопроводность, причем как между твердыми телами, так и в окружающей их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и лучистый теплообмен.

Лучистый теплообмен. Третий вид теплопередачи – лучистый теплообмен – отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение – это один из видов электромагнитного излучения. Другие его виды – радиоволновое, ультрафиолетовое и гамма-излучения – возникают в отсутствие разности температур.

На рис. 8 представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного) излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения невидимой части спектра.

Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален четвертой степени температуры и подчиняется закону Стефана – Больцмана

где, как и ранее, q – тепловой поток (в джоулях в секунду, т.е. в Вт), A – площадь поверхности излучающего тела (в м2), а T1 и T2 – температуры (в кельвинах) излучающего тела и окружения, поглощающего это излучение. Коэффициент  называется постоянной Стефана – Больцмана и равен (5,66961х0,00096)х10–8 Вт/(м2 К4).

Элементы теории теплообмена ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Ранее уже было сказано, что обмен энергией системы с окружающей средой может осуществляться посредством совершения работы, теплообмена и с потоком массы (массообмен).

Обмен энергией посредством теплопередачи возможен в случаях, когда температура системы отличается от температуры окружающей среды, причем система не является теплоизолированной. Идеально теплоизолированная система называется адиабатной. Если же система может обмениваться теплом с окружающей средой, говорят, что она диатермическая. При взаимодействии диатермической системы с окружающей средой тепловой поток направлен из области с высокой температурой в область с низкой температурой. В соответствии с принятым соглашением тепловой поток к системе положителен, а от системы — отрицателен. Термодинамика имеет дело с конечными состояниями м ничего не может сказать ни о скорости процесса, ни о времени его протекания, однако реальный процесс релаксации протекает во времени, поэтому соотношения теории теплообмена содержат время. Рассмотрим основные законы теплообмена более подробно, чтобы в дальнейшем была видна их взаимосвязь с основным законами термодинамики.

Теплообмен (теплопередача) — самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным полем температуры [1] . Теплообмен — это способ передачи энергии, который обусловлен разностью температур между отдельными частями термодинамической системы, поэтому процесс распространения теплоты можно рассматривать как обмен внутренней энергией между этими частями. При этом тепловая энергия передается от областей более нагретых к менее нагретым.

Обычно выделяют три способа переноса энергии в форме теплоты:

• теплопроводность;
• конвекция;
• тепловое излучение.

Теплопроводность — молекулярный перенос теплоты в сплошной среде (континууме), обусловленный наличием градиента температуры [1] .

Молекулярный перенос — перенос теплоты, вещества, количества движения посредством теплового движения микрочастиц в среде с неоднородным распределением температуры, концентрации, скорости [1] . Перенос энергии в этом случае является результатом столкновений атомов и молекул.

Под конвекцией понимают процесс переноса энергии в форме теплоты при перемещении объемов жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой. При этом перенос тепловой энергии обусловлен как макроскопическим перемещением среды, так взаимодействием частиц. Таким образом, конвекция возможна только в текучей среде.

Тепловое излучение — процесс распространения тепловой энергии с помощью электромагнитных волн, обусловленный только температурой и оптическими свойствами излучающего тела. При этом внутренняя энергия тела (среды) переходит в энергию излучения. Процессы превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса излучения и его поглощения называются теплообменом излучением.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счет их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Рассмотрим газ, находящийся между двумя стенками — горячей и холодной. Температуры стенок Г, и Т₂ причем Г, > Т₂. Газ является неподвижным, г. е. поток массы отсутствует. Температуру в каждой точке среды (газа) можно ассоциировать с энергией частицы. Эта энергия обусловлена кинетической энергией движения частицы в пространстве как целого и внутримолекулярной энергией. Более высокой температуре соответствует больший запас энергии частицы. При столкновении частиц энергия передается от более нагретых частиц к менее нагретым.

Аналогичным образом происходит теплообмен в жидкости, в которой частицы расположены более плотно, чем в газе, и взаимодействуют более интенсивно. В твердых телах теплопроводность реализуется за счет колебаний частиц в узлах решетки и перемещения электронов.

С явлениями теплопроводности мы сталкиваемся повсеместно: вода нагревается в чайнике, который стоит на плите, стоящий на столе стакан с горячей водой остывает, горящая лампа нагревает воздух вокруг себя.

Количественно процесс теплопроводности описывается законом Фурье: количество теплоты dQ_v Дж, проходящее через элемент изотермической поверхности А за промежуток времени di, пропорционально градиенту температур dT/dx:

где, А — коэффициент теплопроводности, Вт/ (м-К), свойство вещества.

Количество теплоты q_x, проходящее в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности, называется плотностью теплового потока

Вектор плотности теплового потока направлен по нормали к изотермической поверхности.

Рассмотрим однородную стенку толщиной L с постоянным коэффициентом теплопроводности А. На наружных поверхностях стенки поддерживаются постоянные температуры Т и Т₂. Температура изменяется только вдоль оси х, температурное поле одномерно, изотермические поверхности плоские и расположены перпендикулярно оси х. Выделим внутри стенки на расстоянии х слой dx, ограниченный двумя изотермическими поверхностями. На основании закона Фурье в этом случае.

Плотность теплового потока при стационарном тепловом режиме постоянна в каждом сечении, поэтому [18, "https://referat.bookap.info"].

Постоянная интегрирования Сопределяется из граничных условий: при х = 0 T=T_i = С; при x-L Т= Т₂,

В свою очередь, отсюда следует, что.

Тепловой поток Q_x — скорость передачи энергии путем теплообмена, Вт,.

Стена печи сложена из кирпича толщиной 15 см, коэффициент теплопроводности X = 1,7 Вт/ (м-К). При работе печи в стационарных условиях температура на внутренней стенке Г, = 1400 К, на внешней — Т₂ = 1150 К. Определите тепловой поток через участок стены размером 0,5×1,2 м 2 .

Рис. 2.13. Конвекция от поверхности к движущемуся флюиду

Механизм конвекции состоит из двух частей:

• случайное молекулярное движение (теплопроводность);
• макроскопическое движение среды (жидкости или газа).

При наличии градиента температур происходит перенос тепловой энергии от стенки к потоку (или в обратную сторону, от потока к стенке) (рис. 2.13).

При расчетах конвективного теплообмена используется эмпирический закон Ньютона — Рихмана.

Тепловой поток dQ_K_011Вот элемента поверхности к жидкости (газу) прямо пропорционален площади контакта dA и разности температур AT = T_S — (рис. 2.14):

где а — коэффициент теплоотдачи.

Рис. 2.14. Распределение скоростей и температур в движущемся флюиде.

Для однородного теплового потока, очевидно,.

Следует отметить, что конвективный теплообмен в значительной степени обусловлен тонким слоем текущей среды (газа или жидкости), который расположен непосредственно около стенки. Эту область пространства принято называть пограничным слоем. По определению, пограничный слой — область течения вязкого теплопроводного флюида, которая характеризуется малой (по сравнению с продольными размерами области) толщиной и большим поперечным градиентом величины, обусловливающей процесс переноса количества движения, теплоты, вещества. Закон изменения температуры в пограничном слое, а также его толщину и структуру определяют скорость потока, режим его течения и вязкость флюида.

Суммарное излучение, проходящее через произвольную поверхность площадью А в единицу времени, называется потоком излучения (2_рал, Вт. Лучистый поток, испускаемый с единицы поверхности по всем направлениям полусферического пространства, называется плотностью потока излучения Е, Вт/м 2 :

Излучение происходит за счет изменения электронных конфигураций частиц излучающего вещества. Величина энергии (Вт/м 2 ), излучаемой абсолютно черным телом (максимальная величина), определяется законом Стефана — Больцмана:

где Град — температура излучающей поверхности; постоянная Стефана — Больцмана а — 5,67−10 -8 , Вт/ (м 2 К 4 ).

Излучение реального тела (вещества) меньше излучения абсолютно черного тела и составляет величину.

где е — степень черноты.

Если площадка перпендикулярна распространению потока излучения, то.

Процесс излучения в общем случае сопровождается конвекцией, при этом

где Т_окр — температура окружения.

Теплообмен и сохранение энергии. Законы термодинамики, механики жидкости и газа (гидродинамики) и теплообмена удачно дополняют друг друга при решении многих научных и прикладных задач.

Рис. 2.15. Обмен энергией с окружающей средой.

Пусть есть открытая система, которая обменивается энергией с окружающей средой (рис. 2.15). Закон сохранения энергии можно записать так:

где Ё_Ш, Е_Ш — скорости подвода и отвода энергии; Ё — скорость изменения энергии системы.

Теория теплообмена изучает процессы распространения теплоты в твердых, жидких и газообразных телах. Перенос теплоты может передаваться тремя способами:

конвекцией;
излучением (радиацией).

Процесс передачи теплоты теплопроводностью происходит при непосредственном контакте тел или частицами тел с различными температурами и представляет собой молекулярный процесс передачи теплоты. При нагревании тела, кинетическая энергия его молекул возрастает и частицы более нагретой части тела, сталкиваясь с соседними молекулами, сообщают им часть своей кинетической энергии.

Конвекция – это перенос теплоты при перемещении и перемешивании всей массы неравномерно нагретых жидкости или газа. При этом, перенос теплоты зависит от скорости движения жидкости или газа прямо пропорционально. Этот вид передачи теплоты сопровождается всегда теплопроводностью. Одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом.

В инженерных расчетах часто определяют конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Этот процесс конвективного теплообмена называют конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей.

Процесс передачи теплоты внутренней энергии тела в виде электромагнитных волн называется излучением (радиацией). Этот процесс происходит в три стадии: превращение части внутренней энергии одного из тел в энергию электромагнитных волн, распространение э/м волн в пространстве, поглощение энергии излучения другим телом. Совместный теплообмен излучением и теплопроводностью называют радиационно-кондуктивным теплообменом.

Совокупность всех трех видов теплообмена называется сложным теплообменом.

Процессы теплообмена могут происходит в различных средах: чистых веществах и разных смесях, при изменении и без изменения агрегатного состояния рабочих сред и т.д. В зависимости от этого теплообмен протекает по разному и описывается различными уравнениями.

Процесс переноса теплоты может сопровождаться переносом вещества (массообмен). Например испарение воды в воздух, движение жидкостей или газов в трубопроводах и.т.п. и.т.д. Тогда процесс теплообмена усложняется, так как теплота дополнительно переносится с массой движущегося вещества.

больше, чем в чашке с горячей водой (хотя температура воды в ведре и ниже).

Теплота играет важную роль в жизни человека, в том числе и в функционировании

его организма. Часть химической энергии, содержащейся в пище, превращается в

теплоту, благодаря чему температура тела поддерживается вблизи 37 градусов

Цельсия. Тепловой баланс тела человека зависит также от температуры

окружающей среды, и люди вынуждены расходовать много энергии на обогрев жилых

и производственных помещений зимой и на охлаждение их летом. Большую часть

этой энергии поставляют тепловые машины, например котельные установки и

паровые турбины электростанций, работающих на ископаемом топливе (угле,

нефти) и вырабатывающих электроэнергию.

До конца 18 в. теплоту считали материальной субстанцией, полагая, что

температура тела определяется количеством содержащейся в нем «калорической

теорию, доказав, что теплота невесома и ее можно получать в любых количествах

просто за счет механического движения. Теплота сама по себе не является

веществом – это всего лишь энергия движения его атомов или молекул. Именно

такого понимания теплоты придерживается современная физика.

Теплопередача – это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного

тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса

теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется

экспериментально установленным законам природы. Чтобы создавать эффективно

работающие системы нагрева или охлаждения, разнообразные двигатели,

энергоустановки, системы теплоизоляции, нужно знать принципы теплопередачи. В

одних случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей,

космических кораблей и т.п.), а в других он должен быть как можно больше

(паровые котлы, теплообменники, кухонная посуда).

3. Три основных вида передачи тепла

Существуют три основных вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и

Теплопроводность. Если внутри тела имеется разность температур, то

тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой

вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул,

называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых

телах его можно наблюдать визуально. Так, при нагревании стального стержня с

одного конца в пламени газовой горелки тепловая энергия передается по стержню,

и на некоторое расстояние от нагреваемого конца распространяется свечение (с

удалением от места нагрева все менее интенсивное).

Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента

температуры, т.е. отношения D Т /D x разности температур на концах

стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного

сечения стержня (в м 2 ) и коэффициента теплопроводности материала [в

соответствующих единицах Вт/(мDК)]. Соотношение между этими величинами было

выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:

где q – тепловой поток, k – коэффициент теплопроводности, а

A – площадь поперечного сечения. Это соотношение называется законом

передается в направлении, обратном градиенту температуры.

Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из

величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для

здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому

для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать

теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию.

В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и

материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше

других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем

воздух и пористые материалы.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Вещества и материалы

Теплопроводность, Вт/(мD К)

Гагачий пух (неплотный)

Теплопроводность металлов обусловлена колебаниями кристаллической решетки и

движением большого числа свободных электронов (называемых иногда электронным

газом). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а

потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или

медь) являются также хорошими проводниками электричества.

Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при

понижении температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление,

называемое сверхпроводимостью, используется для повышения эффективности

работы многих устройств – от приборов микроэлектроники до линий

электропередачи и больших электромагнитов.

Конвекция. Как мы уже говорили, при подводе тепла к жидкости или газу

увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается

давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются;

локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря

выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно

поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное

явление называется конвекцией. Чтобы не расходовать тепло отопительной системы

впустую, нужно пользоваться современными обогревателями, обеспечивающими

принудительную циркуляцию воздуха.

Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от

начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и

теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя.

Соотношение между соответствующими величинами подчиняется закону Ньютона

где q – тепловой поток (измеряемый в ваттах), A – площадь

поверхности источника тепла (в м 2 ), T W и T

 – температуры источника и его окружения (в кельвинах).

Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды,

начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в

единицах Вт/(м 2 хК).

Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя

неподвижен (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в

воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по

трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент h можно рассчитать

теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для

турбулентного течения среды пока не удается. Турбулентность – это сложное

движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих

Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду

или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи и пограничный слой.

Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную

роль при определении коэффициента конвективного теплопереноса.

Конвекцию необходимо учитывать при проектировании теплообменников, систем

кондиционирования воздуха, высокоскоростных летательных аппаратов и многих

других устройств. Во всех подобных системах одновременно с конвекцией имеет

место теплопроводность, причем как между твердыми телами, так и в окружающей

их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и

Лучистый теплообмен. Третий вид теплопередачи – лучистый теплообмен –

отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может

передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в

том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение – это один

из видов электромагнитного излучения. Другие его виды – радиоволновое,

ультрафиолетовое и гамма-излучения – возникают в отсутствие разности

На рис. 8 представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного)

излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием

видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения

невидимой части спектра.

Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции

пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален

четвертой степени температуры и подчиняется закону Стефана – Больцмана

где, как и ранее, q – тепловой поток (в джоулях в секунду, т.е. в Вт),

A – площадь поверхности излучающего тела (в м 2 ), а T

1 и T 2 – температуры (в кельвинах) излучающего тела и

окружения, поглощающего это излучение. Коэффициент s называется

0,00096)х10хпостоянной Стефана – Больцмана и равен (5,66961

Представленный закон теплового излучения справедлив лишь для идеального

излучателя – так называемого абсолютно черного тела. Ни одно реальное тело

таковым не является, хотя плоская черная поверхность по своим свойствам

приближается к абсолютно черному телу. Светлые же поверхности излучают

сравнительно слабо. Чтобы учесть отклонение от идеальности многочисленных

Больцмана, вводят коэффициент, меньший единицы, называемый излучательной

способностью. Для плоской черной поверхности этот коэффициент может достигать

0,98, а для полированного металлического зеркала не превышает 0,05.

Соответственно лучепоглощательная способность высока для черного тела и низка

Жилые и офисные помещения часто обогревают небольшими электрическими

теплоизлучателями; красноватое свечение их спиралей – это видимое тепловое

излучение, близкое к границе инфракрасной части спектра. Помещение же

обогревается теплотой, которую несет в основном невидимая, инфракрасная часть

излучения. В приборах ночного видения применяются источник теплового

излучения и приемник, чувствительный к ИК-излучению, позволяющий видеть в

Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на

расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения, регистрируемая год

за годом станциями, расположенными во многих точках земного шара, составляет

примерно 1,37 Вт/м 2 . Солнечная энергия – источник жизни на Земле.

Ведутся поиски способов наиболее эффективного ее использования. Созданы

солнечные батареи, позволяющие обогревать дома и получать электроэнергию для

4. РОЛЬ ТЕПЛОТЫ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Глобальные процессы теплообмена не сводятся к нагреванию Земли солнечным

излучением. Массивными конвекционными потоками в атмосфере определяются

суточные изменения погодных условий на всем земном шаре. Перепады температуры

в атмосфере между экваториальными и полярными областями совместно с

кориолисовыми силами, обусловленными вращением Земли, приводят к появлению

непрерывно изменяющихся конвекционных потоков, таких, как пассаты, струйные

течения, а также теплые и холодные фронты.

Перенос тепла (за счет теплопроводности) от расплавленного ядра Земли к ее

поверхности приводит к извержению вулканов и появлению гейзеров. В некоторых

регионах геотермальная энергия используется для обогрева помещений и

Теплота – непременный участник почти всех производственных процессов.

Упомянем такие наиболее важные из них, как выплавка и обработка металлов,

работа двигателей, производство пищевых продуктов, химический синтез,

переработка нефти, изготовление самых разных предметов – от кирпичей и посуды

до автомобилей и электронных устройств.

Многие промышленные производства и транспорт, а также теплоэлектростанции не

могли бы работать без тепловых машин – устройств, преобразующих теплоту в

полезную работу. Примерами таких машин могут служить компрессоры, турбины,

паровые, бензиновые и реактивные двигатели.

Важным источником теплоты для таких целей, как производство электроэнергии и

транспортные перевозки, служат ядерные реакции. В 1905 А.Эйнштейн показал, что

масса и энергия связаны соотношением E = mc 2 , т.е. могут

переходить друг в друга. Скорость света c очень велика: 300 тыс. км/с.

Это означает, что даже малое количество вещества может дать огромное количество

энергии. Так, из 1 кг делящегося вещества (например, урана) теоретически можно

получить энергию, которую за 1000 суток непрерывной работы дает электростанция

мощностью 1 МВт

Проект розрахунку кожухотрубного теплообмінника безперервної дії

. Цей вид теплообміну називається теплопередачей. Кількість передаваної теплоти визначає . сталі 16ГС+ Х18Н10Т. Кожухотрубні теплообмінники зі всіх видів теплообмінників найпростіші по конструкц . ють невисокою ціною, тому даний вид теплообмінників має найбільше .

Виды тепловых двигателей

. – число Якоба, характеризует соотношение между теплотой перегрева и теплотой парообразования. Частота отрыва пузырей . признакам: 1) пузырьковое и пленочное; 2) по виду конвекции у поверхности теплообмена. При свободной и вынужденной конвекции .

Сучасні розробки у галузі енергозабезпечення

. можна з виразу: , (2.1) де - теплота, передана в конденсаторі; - робота стискування в . ґрунтові води. 2.9.7 Види теплообмінників Ґрунтові теплообмінники пов'язують теплонасосне . і теплоносієм в процесі відводу теплоти конденсації; необоротні втрати внаслідок .

Механіка. Основи молекулярної фізики і термодинаміки. Електростатика

. , називаються консервативними. Існує ще один вид систем – неконсервативні системи в яких діють . , вона лише перетворюється із одного виду в інший. В цьому і полягає фізична . кількістю теплоти. Таким чином, кількість теплоти є мірою процесу теплообміну, мірою .

Конвективный теплообмен (2)

. теплообмена. Расчетные формулы конвективного теплообмена. Заключение Литература Введение Теория теплообмена изучает процессы распространения теплоты . всех трех видов теплообмена называется сложным теплообменом. Процессы теплообмена могут происходит .

Читайте также: