Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

А.Г. ЩЕРБИНИН, В.В. ЧЕРНЯЕВ

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Утверждено …

Издательство

Пермского национального исследовательского политехнического университета

2012

УДК 621.315

Рецензенты

Щербинин, А.Г., Черняев, В.В.

Теплопередача: учеб. пособие / А.Г. Щербинин, В.В. Черняев. Пермь: Изд-во Перм. национ. исследов. политехн. ун-та. 2012. 126

Рассмотрена стационарная и нестационарная теплопроводность, изложены вопросы конвективного теплообмена подвижных сред, лучистого теплообмена.

Предназначено для студентов направления: 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» специальности: 140611 «Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника».

 Пермский национальный исследовательский политехнический университет , 2012

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 3

Введение 4

1.Теплопроводность 4

1.1.Основные положения теплообмена 4

1.1.1.Температурное поле 4

1.1.2.Температурный градиент 5

1.1.3.Тепловой поток 6

1.1.4.Закон Фурье 6

1.1.5.Коэффициент теплопроводности 7

1.2.Дифференциальное уравнение теплопроводности 8

1.3.Условия однозначности для процессов теплопроводности 10

1.4.Теплопроводность при стационарном режиме 13

1.4.1.Передача теплоты через плоскую стенку () 13

1.4.2.Передача теплоты через многослойную стенку, состоящую из n однородных слоев 15

1.4.3.Теплопроводность через плоскую стенку. Граничное условие третьего рода 16

1.5.Нестационарные процессы теплопроводности 19

1.5.1. Аналитическое описание процесса 19

2. Конвективный теплообмен в однородной среде 27

2.1 Основные положения и определения 27

2.2 Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена 28

2.2.1 Уравнение энергии 28

2.2.2 Уравнение движения 29

2.2.3 Уравнение сплошности 29

2.2.4 Условия однозначности 30

2.4 Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена 30

2.4.2 Числа подобия 30

2.4.5 Получение эмпирических формул 32

3.Тепловое излучение 33

3.1.Виды лучистых потоков 34

3.2.Закон Планка 37

3.3.Закон Стефана-Больцмана 38

3.4.Закон Кирхгофа 39

Введение

Различают три элементарных способа переноса теплоты: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

Теплопроводностью называется процесс переноса тепла в твердых, жидких и газообразных телах при условии, что вещество во всем объеме рассматриваемого тела остается неподвижным. Внутренний механизм явления теплопроводности объясняется на основе молекулярно-кинематического представления.

Конвекция возможна только в текучей среде. Перенос теплоты при этом происходит за счет перемещения вещества в пространстве.

Тепловым излучением называется явление переноса теплоты в виде электромагнитных волн с двойным взаимным превращением тепловой энергии в лучистую и обратно.