Jak obliczyć gradient temperatury. Pole temperatury i gradient temperatury: przepływ ciepła
Jeśli połączymy punkty ciała o tej samej temperaturze, otrzymamy powierzchnię o jednakowych temperaturach, zwaną izotermiczną. Zatem powierzchnia izotermiczna to geometryczne położenie punktów w polu temperatury, które mają tę samą temperaturę.
Ponieważ jeden i ten sam punkt ciała nie może mieć jednocześnie różnych temperatur, powierzchnie izotermiczne nie przecinają się. Kończą się na powierzchni ciała lub znajdują się całkowicie w samym ciele.
Przecięcie powierzchni izotermicznych z płaszczyzną daje rodzinę izoterm na tej płaszczyźnie. Mają te same właściwości, co powierzchnie izotermiczne, tj. nie przecinają się, nie odrywają się wewnątrz korpusu, nie kończą na powierzchni lub znajdują się w całości wewnątrz samego korpusu.
Rysunek 1.1 – Izotermy
Rysunek 1.1 pokazuje izotermy, których temperatury różnią się o T.
Temperatura w ciele zmienia się tylko w kierunkach przecinających powierzchnie izotermiczne. W tym przypadku największa różnica temperatur na jednostkę długości występuje w kierunku normalnej do powierzchni izotermicznej.
Wzrost temperatury w kierunku powierzchni normalnej do izotermicznej charakteryzuje się gradientem temperatury.
Gradient temperatury jest wektorem skierowanym prostopadle do powierzchni izotermicznej w kierunku wzrostu temperatury i liczbowo równym pochodnej temperatury w tym kierunku, tj.
stopień t = ,
(1.6)
gdzie n o jest wektorem jednostkowym normalnym do powierzchni izotermicznej i skierowanym w stronę rosnącej temperatury; dt/dn - temperatura pochodna względem normalnego n.
Wartość skalarna gradientu temperatury dt/dn nie jest taka sama dla różne punkty powierzchnia izotermiczna. Jest większa tam, gdzie jest dystans pomiędzy powierzchniami izotermicznymi jest mniejsza. Wartość skalarną gradientu temperatury dt/dn będziemy również nazywać gradient temperatury.
Wartość dt/dn w kierunku malejącej temperatury jest ujemna.
Rzuty wektora grad t na osie współrzędnych Ox, Oy, Oz będą równe:
(stopień t) x =
(stopień t)y =
(1-7)
(stopień t) z =
Wykład 3
Temat: PODSTAWOWE ZAŁOŻENIA BADAŃ NA TEMAT PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ
Konspekt wykładu
1.4 Przepływ ciepła. Prawo Fouriera
1,5 Współczynnik przewodności cieplnej
1.4 Przepływ ciepła. Prawo Fouriera
Warunkiem koniecznym propagacji ciepła jest nierównomierny rozkład temperatury w rozpatrywanym ośrodku. Zatem do przekazywania ciepła poprzez przewodność cieplną konieczne jest, aby gradient temperatury był niezerowy w różnych punktach ciała.
Zgodnie z hipotezą Fouriera ilość ciepła dQ, J przechodząca przez element o powierzchni izotermicznej dF w czasie d , proporcjonalnie do gradientu temperatury dt/dn.
.
(1.8)
Ustalono doświadczalnie, że współczynnik proporcjonalności w równaniu (1.8) jest parametrem fizycznym substancji. Charakteryzuje zdolność substancji do przewodzenia ciepła i nazywa się ją współczynnik przewodności cieplnej.
Ilość ciepła przechodzącego przez jednostkę czasu na jednostkę
powierzchnia izotermiczna ,
W/m2, tzw gęstość przepływu ciepła. Gęstość Przepływ ciepła jest wektorem zdefiniowanym przez relację
.
(1.9)
Wektor gęstości strumienia ciepła q jest skierowany prostopadle do powierzchni izotermicznej. Jego dodatni kierunek pokrywa się z kierunkiem spadku temperatury, ponieważ ciepło zawsze przekazywane jest z cieplejszych części ciała do zimnych. Zatem wektory q i grad t leżą na tej samej prostej, ale są skierowane w przeciwne strony. Wyjaśnia to obecność znaku minus po prawej stronie równań (1.9) i (1.8).
Linie, których styczne pokrywają się z kierunkiem wektora
q są nazywane linie przepływu ciepła. Linie przepływu ciepła są prostopadłe do powierzchni izotermicznych (rysunek 1.2).
Rysunek 1.2 – Izotermy i linie przepływu ciepła
Wartość skalarna wektora gęstości strumienia ciepła q, W/m2, będzie równa:
, (1.10)
Liczne eksperymenty potwierdziły słuszność hipotezy Fouriera. Dlatego równanie (1.8), a także równanie (1.9) jest matematyczną reprezentacją podstawowego prawa przewodnictwa cieplnego, które jest utworzone w następujący sposób: Gęstość strumienia ciepła jest proporcjonalna do gradientu temperatury.
Nazywa się ilość ciepła przechodzącą w jednostce czasu przez powierzchnię izotermiczną F Przepływ ciepła. Jeżeli gradient temperatury w różnych punktach powierzchni izotermicznej jest inny, wówczas ilość ciepła, która przejdzie przez całą powierzchnię izotermiczną w jednostce czasu, oblicza się jako
,
(1.11)
gdzie dF jest elementem powierzchni izotermicznej. Wartość Q mierzy się w watach.
Całkowita ilość ciepła Q, J, która przeszła przez powierzchnię izotermiczną F w czasie t jest równa:
,
(1.12)
Z powyższego wynika, że aby określić ilość ciepła przechodzącą przez dowolną powierzchnię ciała stałego, konieczna jest znajomość pola temperatury wewnątrz danego ciała. Odkrycie pole temperatury i jest głównym zadaniem analitycznej teorii przewodności cieplnej.
PODSTAWY TEORETYCZNE INŻYNIERII CIEPLNEJ. TRANSFER CIEPŁA
Instruktaż
Togliatti 2010
Podstawy teoretyczne ciepłownictwa. Transfer ciepła: podręcznik. –: Wydawnictwo, 2010. – 118 s.
W podręcznik zarysowano teorię głównych działów dyscypliny. Podświetlony najważniejsze postanowienia, prawa, metody obliczeń termotechnicznych. Do każdego tematu dołączone są pytania i zadania sprawdzające wiedzę, przykłady rozwiązań problemów. W załączniku znajduje się materiał referencyjny.
Podręcznik został przygotowany w Katedrze Ciepłowni Teoretycznej i Przemysłowej, odpowiada programowi dyscypliny i jest przeznaczony dla studentów specjalności 100700 „Ciepłownie przemysłowe” i 100500 „Elektrownie cieplne” Instytutu Kształcenia na Odległość.
Recenzenci:
Yu.V. Widin - głowa dział podstawy teoretyczne ciepłownictwo Krasnojarska Politechnika, profesor, kandydat nauk technicznych;
S.V. Goldaev – senior Badacz badania
instytut Matematyka stosowana i mechaniki na Tomskim Uniwersytecie Państwowym, kandydat nauk technicznych.
WSTĘP
Przyspieszenie ma charakter naukowy - postęp techniczny wiąże się z pełnym zaspokojeniem potrzeb kraju w zakresie surowców paliwowo-energetycznych. Wraz ze wzrostem wydobycia paliw i produkcji energii problem ten rozwiązuje się poprzez wdrażanie aktywnej polityki oszczędzania energii we wszystkich sektorach Gospodarka narodowa. Większość nowoczesna produkcja towarzyszą termiczne procesy technologiczne, których prawidłowe wykonanie decyduje o produktywności i jakości wyrobów. W związku z tym, a także problemy tworzenia technologii bezodpadowych i ochrony środowisko Znacząco wzrosła rola inżynierii cieplnej jako nauki, której podstawą teoretyczną jest termodynamika i wymiana ciepła.
Przenikanie ciepła bada prawa wymiany ciepła. Badania pokazują, że wymiana ciepła jest procesem złożonym. Podczas badania proces ten dzieli się na proste zjawiska. Celem kursu jest nauka prostych i złożone procesy transfer ciepła do różne środowiska.
PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE
Metody wymiany ciepła
Ciepło jest samorzutnie przenoszone z ciał o większej liczbie wysoka temperatura do ciał o niższej temperaturze. W przypadku braku różnicy temperatur, wymiana ciepła zatrzymuje się i następuje równowaga termiczna.
Istnieją trzy metody wymiany ciepła: przewodność cieplna, konwekcja i promieniowanie cieplne .
Przewodność cieplna – przenoszenie ciepła w wyniku kontaktu ciał z cząsteczkami ciała. Przewodnictwo cieplne przenosi ciepło przez ciała stałe, ciecze i gazy.
Konwekcja– ruch masy cieczy lub gazu z ośrodka o jednej temperaturze do ośrodka o innej temperaturze. Jeśli ruch jest spowodowany różnicą gęstości ogrzanych i zimnych cząstek, tak jest Naturalna konwekcja, jeśli różnica ciśnień wynosi wymuszona konwekcja. Przez konwekcję ciepło jest przenoszone w cieczach i gazach.
Promieniowanie cieplne– proces oddawania ciepła od ciała promieniującego za pomocą fale elektromagnetyczne. Jest to określane przez temperaturę i właściwości optyczne ciało promieniujące (ciało stałe, gazy trój- i wieloatomowe).
W ciałach stałych ciepło jest przenoszone wyłącznie poprzez przewodność cieplną. Tylko poprzez promieniowanie ciepło przekazywane jest pomiędzy ciałami znajdującymi się w próżni. Konwekcji nie można oddzielić od przewodzenia ciepła.
Nazywa się łączne przekazywanie ciepła na drodze konwekcji i przewodzenia konwekcyjny transfer ciepła.
Nazywa się konwekcyjną wymianą ciepła pomiędzy powierzchnią a otaczającym ośrodkiem przenikanie ciepła .
Nazywa się przenoszenie ciepła jednocześnie na dwa lub trzy sposoby złożona wymiana ciepła .
Nazywa się przenoszeniem ciepła z jednego ośrodka do drugiego przez oddzielającą je ścianę przenikanie ciepła .
Pole temperatury. Gradient temperatury. Przepływ ciepła
Pole temperatury ciało lub układ ciał to zbiór chwilowych wartości temperatury we wszystkich punktach rozważanej przestrzeni. W ogólnym przypadku równanie pola temperatury ma postać
Temperatura może być funkcją jednej, dwóch lub trzech współrzędnych; Odpowiednio pole temperatury będzie jeden-, dwa- I trójwymiarowy. Najprostszą formą jest równanie jednowymiarowego stacjonarnego pola temperatury: t = f(x).
Powierzchnia łącząca punkty ciała z ta sama temperatura, zwany izotermiczny. Powierzchnie izotermiczne nie przecinają się; albo zamykają się na sobie, albo kończą na granicy ciała. Przecięcie powierzchni izotermicznych z płaszczyzną daje na niej rodzinę izoterm: T,t - D t,
t + D t(ryc. 1.1).
Nazywa się kierunek, w którym odległość między powierzchniami izotermicznymi jest minimalna normalna (N) na powierzchnię izotermiczną.
Nazywa się pochodną temperatury normalnej do powierzchni izotermicznej gradient temperatury
. | (1.2) |
Gradient temperatury jest wektorem skierowanym prostopadle do izotermy w kierunku wzrostu temperatury.
Całkowity ciepło przenoszone podczas wymiany ciepła przez izotermiczną powierzchnię obszaru F po raz T,oznaczać Qt, J.
Ilość ciepła przenoszonego przez izotermiczną powierzchnię obszaru F na jednostkę czasu nazywa się strumień ciepła Q, wt.
Nazywa się strumień ciepła przenoszony przez powierzchnię jednostkową gęstość strumienia ciepła
Wektor gęstości strumienia ciepła jest skierowany prostopadle do powierzchni izotermicznej w kierunku malejącej temperatury (rys. 1.1).
W pierwszym rozdziale zapoznaliśmy się z pionową budową atmosfery i Ogólny zarys z rozkładem temperatury na wysokości. Tutaj przyjrzymy się niektórym ciekawe funkcje reżim temperaturowy na wysokościach. Przypomnijmy, że w troposferze temperatura spada wraz z wysokością średnio o 0,5-0,6° na każde 100 m wzniesienia lub o 5-6° na 1 km wzniesienia. Wielkość zmiany temperatury obliczona na 100 m wysokości nazywana jest pionowym gradientem temperatury.
Pionowy gradient temperatury nie jest stały. Podlega ona zmianom z wielu powodów i dlatego bardzo często odbiega od powyższych średni rozmiar. Nachylenie jest inne zimą i latem, nocą i dniem, nad morzem i lądem. Ta zmienność jest szczególnie typowa dla niższe warstwy grubość powietrza do 1-2 km. Ale nawet na dużych wysokościach zachodzą zmiany gradient pionowy temperatury występują codziennie.
Co więcej, nawet w troposferze temperatura często rośnie wraz z wysokością, a nie spada. W takich przypadkach podczas wznoszenia się samolotem można przedostać się do warstwy powietrza o wyższej temperaturze niż na powierzchni ziemi. Jednak w troposferze z reguły temperatura spada wraz z wysokością, ponieważ dolne warstwy powietrza są podgrzewane przez powierzchnię ziemi. Im większe to ogrzewanie, tym większy pionowy gradient temperatury w dolnej troposferze. Dlatego pionowe gradienty temperatury na południu są szczególnie duże latem, podczas ogrzewania powierzchnia ziemi najbardziej intensywny. Latem często zdarzają się przypadki, gdy dolna warstwa pionowy gradient temperatury powietrza przekracza 1° na 100 m.
Zimą obserwuje się odwrotny obraz. Na lądzie, w wyniku ochłodzenia powierzchni ziemi i przyległych warstw powietrza, temperatura rośnie wraz z wysokością. Dzieje się tak dlatego, że masy powietrza znajdujące się w wyższych warstwach nie mają czasu na ostygnięcie w takim stopniu jak te przy powierzchni ziemi. Tworzy się tak zwana inwersja temperatury.
Najgłębsze inwersje występują zimą na Syberii, szczególnie w Jakucji, gdzie o tej porze roku pogoda jest jasna i spokojna. W tych warunkach następuje chłodzenie powietrzem z podłoża długi czas. Dlatego bardzo często obserwuje się inwersję temperatury do wysokości 2-3 km. Zima na Syberii, Północna Kanada u wybrzeży Antarktydy przy -50, -60°, na powierzchni ziemi, w górnej granicy inwersji, temperatura osiąga zaledwie -30, -35°. Zatem różnica temperatur między dnem a górne granice inwersje mogą wynosić 20-25°.
Pionowy gradient temperatury zwykle zmienia się w ciągu dnia. Ze względu na ogrzewanie w ciągu dnia i promieniowanie w nocy, pionowe gradienty temperatury na pierwszych 1,0–1,5 km nad powierzchnią ziemi podlegają dobowym wahaniom. Ponadto w ciągu dnia w tej warstwie obserwuje się zwykle duże wartości gradientu pionowego, wzrastające aż do godzin popołudniowych; wieczorem gradienty temperatury stopniowo maleją, a nocą często następuje inwersja temperatury.
Gradient temperatury - rozdział Edukacja, Notatki z wykładów Początkowo termodynamika rozwiązywała dość ograniczony zakres problemów. Pole temperaturowe ciała charakteryzuje się szeregiem powierzchni izotermicznych. P...
Ryż. 4.1. Izotermy ciała
Na podstawie lokalizacji izoterm ciała można oszacować intensywność zmian temperatury w różnych kierunkach. Na ryc. 4.2 pokazuje izotermy, których temperatury różnią się o Dt.
![]() |
Ryż. 4.2. W kierunku definicji gradientu temperatury
Jak widać z rys. 4.2 temperatura w ciele zmienia się tylko w kierunkach przecinających powierzchnie izotermiczne, natomiast intensywność zmian temperatury w dowolnym kierunku charakteryzuje się pochodną ¶t/¶x, przyjmując najwyższa wartość w kierunku normalnym do powierzchni izotermicznej.
Wzrost temperatury w kierunku powierzchni normalnej do izotermicznej charakteryzuje się gradientem temperatury.
Gradient temperatury jest wektorem skierowanym prostopadle do powierzchni izotermicznej w kierunku narastania temperatury i liczbowo równym pochodnej temperatury w tym kierunku, tj.:
gdzie jest wektorem jednostkowym normalnym do powierzchni izotermicznej i skierowanym w stronę rosnącej temperatury.
Koniec pracy -
Ten temat należy do działu:
Notatki z wykładów Początkowo termodynamika rozwiązywała dość ograniczony zakres problemów
Opanowanie energii cieplnej pozwoliło ludzkości dokonać pierwszego... początkowo termodynamika rozwiązała dość ograniczony zakres problemów związanych z obliczeniami czysto praktycznymi.
Jeśli potrzebujesz dodatkowy materiał na ten temat lub nie znalazłeś tego, czego szukałeś, polecamy skorzystać z wyszukiwarki w naszej bazie dzieł:
Co zrobimy z otrzymanym materiałem:
Jeśli ten materiał był dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:
Ćwierkać |
Wszystkie tematy w tym dziale:
Stanowisko
Wyrażenie ilościowe podstawowa pracaδL w ogólna perspektywa definiuje się jako iloczyn rzutu Fs siły F i elementarnego przemieszczenia punktu przyłożenia siły (rys. 3.4).
Mieszanki gazowe
Mieszanka to układ ciał, które nie oddziałują ze sobą chemicznie. Struktura poszczególnych składników mieszaniny nie zmienia się w procesach tworzenia i stabilizacji mieszaniny. Raz
Prawa gazu doskonałego
Gaz doskonały to taki, który spełnia równanie Clapeyrona przy dowolnej gęstości i ciśnieniu. 1. Prawo Boyle'a - Mariotte (1622). Jeżeli temperatura gazu jest stała, to
Wyrażenie prawa zachowania energii
Pierwsza zasada termodynamiki jest matematycznym wyrażeniem prawa zachowania i transformacji energii w zastosowaniu do procesów termicznych w jego najbardziej ogólnej formie. Odkrycie prawa zachowania i transformacji
Pierwsza zasada termodynamiki ciała prostego
Proste ciało nazwać ciało, którego stan jest całkowicie określony przez dwie niezależne zmienne (P, u; u, t; P, t). Dla takich ciał pracę termodynamiczną definiuje się jako pracę odwracalną
Prawo Mayera
Dla gazów doskonałych prawdziwe jest stwierdzenie, że energia wewnętrzna U i entalpia h są funkcjami tylko jednej temperatury (prawo Joule’a): U=u(t); h=u+P×u=u(t)+RT=h(t). (3,43)
Zasada istnienia entropii gazu doskonałego
Z równania pierwszej zasady termodynamiki dla gazu doskonałego poprzez podzielenie prawej i lewej strony przez temperatura absolutna T możemy otrzymać wyrażenie na entropię - Nowa cecha stan : schorzenie.
Praca w procesach termodynamicznych
Ilość pracy wyznacza się na podstawie równania tego procesu j (Pu) = 0 oraz równania politropowego ze stałym wykładnikiem. dw = -u×dP dl-dw=P×du+u×dP=d(Pu);
Współczynnik wydajności
W termodynamice nazywane są silnikami cieplnymi silniki cieplne i maszyny chłodnicze. Silnik cieplny nazywany jest zwykle systemem działającym w sposób ciągły, który wytwarza linie proste.
Cykl Carnota
W 1824 roku francuski inżynier Carnot badając sprawność silników cieplnych zaproponował cykl odwracalny składający się z 2 adiabatów i 2 izoterm i realizowany pomiędzy dwoma źródłami w sposób ciągły
Druga zasada termodynamiki
Obserwacje zjawisk przyrodniczych pokazują, że wszystkie procesy są nieodwracalne, np.: bezpośrednia wymiana ciepła pomiędzy ciałami, procesy bezpośredniej przemiany pracy w ciepło poprzez zewnętrzne lub wewnętrzne
Obiegi termodynamiczne silników spalinowych
Cykle termodynamiczne silników spalinowych to cykle, w których procesy dostarczania i odprowadzania ciepła przebiegają na izobarach i izochorach (P=idem, V=idem), a procesy sprężania i rozprężania przebiegają adiabatycznie
Cykle tłokowych silników spalinowych
a) z dopływem ciepła przy V=idem (cykl Otto)
Cykle turbin gazowych
a) cykl z dopływem ciepła przy V=idem (cykl Humphreya) (ryc. 3.19); (3,64)
Mieszanki gazowe
Zadanie 1. Na podstawie danych analitycznych ustalono następujący skład objętościowy gazu ziemnego: CH4=96%; C2H6=3%; C3H8=0,3%; S4N
Pierwsza zasada termodynamiki
Zadanie 1. Gaz ziemny przepływający rurociągiem powoduje zmianę jego parametrów z t1=50°C i P1=5,5 MPa na t2=20°C i P2=3,1 MPa. Przeciętny
Procesy zmiany stanu materii
Zadanie 1. 1 kg metanu o godz stała temperatura t1=20°C i ciśnieniu początkowym P1=3,0 MPa, spręża się je do ciśnienia P2=5,8 MPa. Określ konkretnego konia
Cykle termodynamiczne
Zadanie 1. Wyznacz parametry stanu (P, V, t) w skrajne punkty cykl turbiny gazowej najprostszy schemat, pracując z następującymi danymi początkowymi: początkowe ciśnienie sprężania P1=0,
Przenikanie ciepła
4.1.1. Wymiana ciepła, jej przedmiot i metoda, formy wymiany ciepła Nauka zwana przenikaniem ciepła bada prawa i formy dystrybucji ciepła w przestrzeni. w odróżnieniu
Pole temperatury
Proces przewodzenia ciepła, podobnie jak inne rodzaje wymiany ciepła, może zachodzić tylko w obecności różnicy temperatur, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki. Ogólnie rzecz biorąc, procesowi temu towarzyszy
Przepływ ciepła. Prawo Fouriera
Warunek konieczny rozprzestrzenianie się ciepła to nierównomierność rozkładu temperatury w rozpatrywanym ośrodku, tj. grad t ¹ 0. W 1807 r. francuski matematyk Fourier złożył stwierdzenie
Współczynnik przewodności cieplnej
Współczynnik przewodności cieplnej wynosi parametr fizyczny substancje charakteryzujące się zdolnością przewodzenia ciepła. Z równania (4.7) wynika, że współczynnik przewodzenia ciepła jest liczbowo równy:
Warunki unikalności procesów przewodzenia ciepła
Ponieważ równanie różniczkowe przewodności cieplnej wyprowadza się na podstawie prawa ogólne fizyki, następnie charakteryzuje zjawisko przewodnictwa cieplnego w najbardziej ogólnej postaci. Dlatego możemy powiedzieć, że wynikowy
Teoria wymiarowa
Teorię wymiarów stosuje się w przypadku, gdy nie ma równania różniczkowego opisującego proces. W warunkach konwekcji wymuszonej wartość współczynnika przenikania ciepła jest funkcją
Przenikanie ciepła
Lp. Nazwa ilości Wykładnik Wymiary k
Teoria podobieństwa
Korzystając z teorii podobieństwa, konieczne jest posiadanie równania różniczkowego opisującego badany proces. Przeprowadzając kryterialne przetwarzanie tego równania, otrzymuje się kompozycję kryteriów podobieństwa. Ty
Niektóre przypadki wymiany ciepła
Dla niektórych problemów równanie (4.67) można uprościć. W stacjonarnych procesach wymiany ciepła kryterium Fo wypada i wówczas Nu=¦(Re, Gr, Pr). (4.69) Na wypadek gdybyś
Obliczone zależności konwekcyjnego przenoszenia ciepła
Za specyficzną postać równań projektowych przyjmuje się zwykle prawo potęgowe w postaci y = Axm×un×np. (4.73) Jest najbardziej profesjonalna
Przenikanie ciepła poprzez konwekcję naturalną
Do obliczenia współczynnika przenikania ciepła w warunkach konwekcji naturalnej w dużej objętości chłodziwa stosuje się zwykle zależność kryterialną w postaci Nu=C(Gr×Pr)n. (4,75
W rurach i kanałach
Intensywność wymiany ciepła w prostych rurach gładkich zależy od reżimu przepływu, określonego wartością Re=ωd/ν. Jeśli Re £ Recr, wówczas reżim przepływu jest laminarny. Podczas ruchu
Wymiana ciepła podczas przepływu poprzecznego wokół rur
Proces wymiany ciepła podczas poprzecznego przepływu wokół rur ma cechy, które są zdeterminowane hydrodynamiką ruchu płynu w pobliżu powierzchni rury. Aby określić współczynnik przenikania ciepła
Rodzaje przepływów promienistych
Ilość energii wyemitowanej przez powierzchnię ciała w całym zakresie długości fal (od l=0 do l=¥) w jednostce czasu nazywana jest całkowym (całkowitym) strumieniem promieniowania Q (W). Izłuch
Prawa promieniowania cieplnego
Prawa promieniowania cieplnego uzyskuje się w odniesieniu do idealnego ciała absolutnie czarnego i warunków równowagi termicznej. 4.4.3.1. Prawo Plancka rozwijające teorię kwantową
Cechy promieniowania par i gazów rzeczywistych
Gazy, jak ciała stałe, mają zdolność emitowania i pochłaniania energii promieniowania, ale zdolność ta jest różna dla różnych gazów. Gazy jedno- i dwuatomowe (tlen, wodór, azot itp.) dla
Optymalizacja (regulacja) procesu wymiany ciepła
W technologii istnieją dwa rodzaje problemów związanych z regulacją procesu wymiany ciepła. Jeden rodzaj problemu wiąże się z koniecznością zmniejszenia ilości przekazywanego ciepła (straty ciepła), tj.
Przenikanie ciepła w zmiennych temperaturach
(obliczanie wymienników ciepła) Wymiennik ciepła (HE) to urządzenie przeznaczone do przenoszenia ciepła z jednego ośrodka do drugiego. Ogólne problemy zgodnie z dostępem TA
Gradient temperatury
Nazwa parametru | Oznaczający |
Temat artykułu: | Gradient temperatury |
Rubryka (kategoria tematyczna) | Matematyka |
Pole temperatury
PODSTAWOWE PRAWO PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ
1. Imię metody elementarne przenikanie ciepła.
2. Na czym polega proces wymiany ciepła?
4. Co to jest konwekcyjny transfer ciepła?
5. Jak wyznaczyć ilość ciepła podczas wymiany ciepła za pomocą wzoru Newtona?
6. Opisać proces przewodzenia (przewodnictwa ciepła).
7. Jakie czynniki wpływają na intensywność procesów wymiany ciepła?
Przy różnych temperaturach w różnych częściach ciała następuje spontaniczny proces przenoszenia ciepła z obszarów o wyższej temperaturze do obszarów o niższej temperaturze. Zajście tego procesu spowodowane jest właściwością potocznie zwaną przewodnością cieplną. Transfer energii następuje w wyniku oddziaływań energetycznych pomiędzy cząsteczkami, atomami i elektronami. Proces przewodzenia ciepła jest związany z rozkładem temperatury wewnątrz ciała i w tym kontekście niezwykle ważne jest ustalenie pojęć pola temperatury i gradientu temperatury.
Temperatura charakteryzuje stan cieplny ciała, określając stopień jego nagrzania. A jeśli w ciele zachodzi proces przewodnictwa cieplnego, wówczas temperatura różnych jego części jest inna. Zestaw wartości temperatur dla wszystkich punktów ciała w ten moment czas nazywany jest zwykle polem temperatury. Równanie pola temperatury ma postać:
t = f(x,y,z,t), (12.1)
gdzie t jest temperaturą ciała w punkcie;
x, y, z - współrzędne punktu;
Jeśli temperatura zmienia się w czasie, takie pole temperatury nazywa się zwykle niestacjonarnym, odpowiada to nieustalonemu, niestacjonarnemu procesowi przewodzenia ciepła, a jeśli temperatura nie zmienia się w czasie, pole temperatury jest stacjonarne i przewodzenie ciepła jest stałe. proces jest stacjonarny (stały).
Temperatura musi być funkcją jednej, dwóch lub trzech współrzędnych. W związku z tym pole temperatury nazywa się zwykle jedno-, dwu- lub trójwymiarowym. Pole jednowymiarowe ma najprostszą postać równania t = f(x). Na przykład podczas stacjonarnego procesu przewodzenia ciepła przez płaską ścianę.
Dla każdego pola temperaturowego istnieją punkty w ciele o tej samej temperaturze. Geometryczne położenie punktów o tej samej temperaturze tworzy powierzchnię izotermiczną. W jednym punkcie przestrzeni nie powinno być dwóch różne temperatury, a zatem powierzchnie izotermiczne nie stykają się ani nie przecinają. Albo kończą się na granicach ciała, albo tworzą zamknięty kontur (jak na przykład w korpusie cylindrycznym). Zmiany temperatury w ciele obserwuje się tylko w kierunkach przecinających powierzchnie izotermiczne. W tym przypadku najbardziej radykalną zmianę temperatury obserwuje się w kierunku normalnym do powierzchni izotermicznych. Limit współczynnika zmiany temperatury (Dt) do minimalna odległość pomiędzy tymi izotermami (Dn), pod warunkiem, że odległość ta dąży do zera, nazywa się zwykle gradientem temperatury.