Концепцията за пренос на топлина
Топлообмен или пренос на топлина теория, наречена наука, която изучава законите на пренос на топлина в твърди, течни и газообразни тела.
Основи на топлина са утвърдени български учени
MV Ломоносов, в средата на ХVIII век. създава механична теория на топлина и основите на закона за запазване и трансформация на материя и енергия. В по-нататъшното развитие на доктрината за топлината, отделяна от нейните общи разпоредби.
В момента, пренос на топлина с технически термодинамиката е теоретичните основи на топлина.
3.2. Основните видове пренос на топлина
Различни тяло могат да обменят вътрешната енергия под формата на топлина. Процесът на пренос на топлина - е спонтанен процес трансфер (прехвърляне) на топлина в пространството с неравномерно разпределение на температурата. Температурната разлика - е необходимо условие за обмен на топлина, топлината се разпространява от телата с по-висока температура на органите на по-ниска температура. пренос на топлина в присъствието на температурни разлики може да се проведе в твърда, течна, газова среда, върху твърда граница с околната среда, в две среди, разделени с преграда.
Проучванията показват, че за пренос на топлина е сложен процес. Въпреки това, за по-голяма простота, проучването, има три основни типа пренос на топлина: топлопроводимост (проводимост), конвекция и топлинното излъчване.
Това се нарича термично проводящ пренос на топлина в съседен на тялото, на случаен принцип се движат микрочастици (атоми, молекули, електрони). Това означава, че частиците са в контакт, се разпространява топлината. Човек може да се наблюдава как при нагряване метален прът с единия край на топлина постепенно се разпространява в целия прът. Това се обяснява с факта, че в края на буталния прът в затоплена топлинна движение на молекули, атоми и свободни електрони постепенно се ускорява, а това означава, че вътрешният кинетичната енергия от тях се увеличава. В сблъсъците на тяхната енергия се предава надолу по шахтата, което води до разпространението на топлина през целия прът. Течностите (капчиците и газ) процес за пренос на топлина на топлопроводимост е много малък.
Конвекция - пренос на топлина чрез преместване на обема на течащата среда (течност или газ) в пространството от регион с температура на различна температура. Разграничаване между свободния и принудителна циркулация. При движение конвекция течност възниква под влиянието на разликата в плътността на отделните части на флуида чрез нагряване, например, пренос на топлина от горещия външната повърхност на студен въздух в помещението на батерията. Ако движението е причинена изкуствено вентилатор, помпа, бъркалка и т.н. такава принудителна конвекция се нарича. Така разпределение на топлината, т.е. отопление на цялата маса на течността, е много по-бързо, отколкото безплатно.
Термично радиация - процесът на пренос на топлина под формата на електромагнитни вълни с двойна реципрочна трансформация - топлина в лъчезарен и гърба.
изисква материал носител, като среда не трябва да предава прехвърлянето на излъчване на топлина към топлопроводимостта и конвекция.
В топлообмен между две тела с вътрешно енергия на по-високата температура на тялото намалява и тялото с по-висока температура при същите увеличава проценти. Процесът на пренос на топлина се появява по-интензивно по-голяма температурна разлика между органите обмен на енергия. В отсъствие на процеса на топлина спира и термично равновесие случи.
Посочените по-горе форми на пренос на топлина в много случаи се извършват съвместно от две и повече - по три начина. Например, обмен на топлина между твърдата повърхност и течност (или газ) се осъществява чрез проводимост и конвекция, така наречен конвективен топлообмен или топлина. В парни котли в процеса на пренос на топлина от димните газове към външната повърхност отоплителни тръби едновременно участват всички три типа топлина - проводимост, конвекция и топлинното излъчване. От външната повърхност на вътрешните тръбите чрез метална стена сажди слой и слой от мащаба топлината се предава чрез кондукция. Накрая, от вътрешната повърхност на тръбата за нагряване на вода се прехвърля чрез проводимост и конвекция. В практически изчисления такива сложни процеси понякога е полезно да се разгледа като цяло. Например, предаването на топлина от гореща течност към студената стена през тях разделящите се нарича процес за пренос на топлина.
Да разгледаме всеки от три режима на пренос на топлина (топлинна проводимост, конвекция и излъчване на топлина), както и ги обединява и сложен процес на пренос на топлина.
термичен процес проводимост са неразривно свързани с разпределението на температурата в тялото. Ето защо, в изучаването, трябва първо да се създаде понятието поле температура и gradientatemperatury.
Температурата е известно за характеризиране на термично състояние на организма, и определя степента на неговото нагряване. стойностите на зададената температура за всички точки в пространството за даден момент се нарича поле температура. Ако температурата се променя с течение на времето, областта се нарича нестабилна (зависеща от времето), и ако не се промени - Задайте (стационарни).
По всяко температура поле в тялото винаги се сочи същата температура. Мястото на точки, които са изолирани повърхност. От същата точка в пространството в същото време не може да има две различни температури, на изотермични повърхност не се пресичат един с друг; или всички от тях са затворени в себе си, или в края на границите на тялото. Следователно, промяна в температурата на тялото се наблюдава само в посоките пресичащи изотермични повърхност (например, посоката х, Фиг. 1)
Фигура 1. Определяне на температурния градиент.
По този начин се получава по-бърза промяна на температурата в посока нормално на изотермични повърхности п. температурна граница промяна на съотношението на разстоянието между изотермите при нормална температура се нарича градиент. = (1)
Температурният градиент е вектор насочено нормално повърхности изотермични в посока на повишаване на температурата. Температурният градиент показва как енергично (внезапно) промяна в колона телесната температура и е важен количество, което определя много физически явления (поява на пукнатини в чуплива тялото на неравномерно загряване, топлинна деформация и т.н.)
Загрява спонтанно прехвърлени само в посока на намаляване на температурата. Количеството топлина прехвърля чрез всеки изотермични повърхност за единица време се нарича термичен поток.
Топлинният поток за единица площ на изотермични повърхност, наречена плътността на топлинния поток:
Стойностите Q и Q са вектори, насочени по нормалата към повърхността на изотермични, където положителна посока се приема в посока към намаляване температура. Вектори топлинен поток и температура градиент са противоположни.
Основният закон на топлопроводимост (закон на Фурие) е формулиран, както следва: плътност топлинния поток е пропорционален на температурния градиент: (3)
където коефициентът на топлопроводност характеризиране на способността на органите за провеждане на топлина, и зависи от химичния състав и физическата структура на материала, температура, влага и порьозност. Влажност, запълване на порите на тялото увеличава топлопроводимост и порьозност напротив, намалява както по-порьозна тялото, толкова повече се съдържа въздух и термичната проводимост на въздуха, и по-общо на газовете е нисък (20 - 25 пъти по-малко от термичната проводимост на вода) ,
Приблизителни стойности на топлопроводимост за различни материали, са изброени в допълнение таблица. 1.