Тепловой контроль и диагностика. Нестерук Д.А - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

22
Глава 2. Теплопередача и моделирование задач
теплопроводности
Механизмы теплопередачи
Различают три механизма теплопередачи: теплопроводность, конвекция,
излучение [5, 9, 10, 11].
Теплопроводность (conduction): процесс распространения тепла
вследствие теплового движения структурных частиц вещества (молекул,
атомов, свободных электронов). В чистом виде теплопроводность имеет
место в твердых телах и в весьма тонких неподвижных слоях жидкости или
газа. Данный тип теплопередачи может быть проиллюстрирован на примере
того, как мы чувствуем тепло при прикосновении пальцем к радиатору
отопления. Данный процесс теплопередачи медленнее, чем процессы
конвекции и излучения.
Плотность теплового потока
Q в твердом теле между точками с
различной температурой
1
T
и
2
T
подчиняется закону Фурье:
21
()/QTTx
λ
=− − ∆ (в интегральном выражении);
)/( xTQ
∂
∂−=
λ
(в дифференциальном выражении), (2.1)
из чего следует, что такая характеристика твердого тела как коэффициент
теплопроводности
λ
[
11 −−
КмВт ] определяет плотность теплового потока
[
2−
мВт ] в твердом теле при градиенте температуры, равном 1
o
C и
характеризует режим стационарного теплообмена, поскольку в размерности
этой величины отсутствует время.
Конвекция (сonvection):
Процесс распространения тепла в результате
теплопроводности и непосредственного перемещения молярных (т.е.
состоящих из большого количества молекул) частей среды из одной области
пространства в другую. Означает перемешивание теплых и холодных слоев
газа или жидкости, что происходит, например, при омывании поверхности
тела движущимся газом или жидкостью.
Конвективный перенос тепла имеет
место в движущихся жидкостях, газах, сыпучих телах.
Охлаждение (отвод тепла) поверхности тела газом или жидкостью
описывается законом Ньютона:
)(
ambscv
TTQ −=
α
, (2.2)
где
cv
α
– коэффициент конвективной теплоотдачи [
-2 -1
Вт м К ], называемый в
общем случае коэффициентом теплообмена;
s
T и
amb
T – соответственно
температуры поверхности тела и среды (жидкой или газообразной).
Определение
cv
α
не является столь строгим как в случае
λ
, так как этот
параметр описывает не столько материал, сколько взаимодействие двух
разнородных сред (геометрию). Отсутствие такого взаимодействия (
0
=
cv
α
)
означает адиабатические граничные условия. В ТК адиабатические условия
возникают при испытаниях металлов и тонких неметаллов, в особенности,
при малых временах контроля.

Страницы