Теплопередача – это наука о переносе теплоты в пространстве. Явление теплоомена наблюдается в том случае если тела имеют разную температру.

Перенос теплоты – процесс обмена внутренней энергии между эл-ми системы в виде теплоты.

Теплообмен это сложный процесс но его можно разбить на менее сложные формы.

Теплота может передаваться 3мя способами

-теплопроводностью

-конвективным переносом

-излучением

Теплопроводность осуществляется частицами вещества (атомами ,молекулами, электронами) в процессе их теплового движения. Она наблюдается в твёрдых жидких и газообразных веществах.

Конвективный перенос - наблюдается только в жидкостях и газах. Это распростаранение теплоты обусловлено перемещением макроскопических элементов среды.

Излучение – радиоационный обмен состоит из испускания энергии излучения теплом, распространения в пространстве между телами и поглощение ёё другими телами.

Основные понятия и определения

Тепловой поток – количество теплоты передаваемой в еденицу времени через произвольную поверхность Q дж/с = Вт P=A\t

Плотность теплового потока – тепловой поток отнесённый к еденице площади поверхности q вт\м² . Он возникает в телах или между телами только при наличии разности температур.

Температура поля – представляет собой совокупность мнгнов зн-ний температуры во всех точках рассматриваемого пространства. В данном случае температура является функцией координат рассматриваемой точки и времени t = f(x y z τ) . Нестационарное или неустановившееся поле –это температурное поле кот именяется во времени. И наоборот стационарное поле записывается как t = f(x y z ) Температрное поле может меняться в различных направлениях поэтому различают Одномерное t=f(x) , двухмерное t=f(x y), трёхмерное t= f(x y z). Температурное поле м характеризоваться с помощью совокупности изотермических поверхностей – это геометрическое мечто точек с одинаковой температурой. Такие поверхности мб замкнуты внутри тела , м выходить за пределы тела , но не могут пересекаться. Если сделать сечение тела то в теле появяться следы этих поверхностей – изотермические линии(изотермы).

Температурный градиетнт – Производная от температуры по нормали к изотермической поверхности называется температурным градиентом. Этот вектор направлен по нормали к изотермической поверхности в сторону увеличения температуры.

Излучение тела оценивают поверхностной плотностью потока .

Собственное излучение Е - это количество энергии излучения испускаемое еденицей площади поверхности в еденицу площади поверхности в еденицу времени. Она учитывает излучение во всех направлениях и при всех длинах волн (0-бесконечности)

В диапозоне длин волн от λ до λ+dλ испускается энергия dE . Величина характеризует энергию электромагнитной волны j = dE\dλ с длинной волны λ и называется плотностью потока монохроматического излучения.

Поток излучения, падающий на поверхность тела, частично отражается , частично поглощается и частично проходит сквозь тело.

Q=QR+QA+QD

A+R+D=1

A=QA\Q –поглощательная способость

R=QR\Q – ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТЕЛА

D=QD\Q – ПРОПУСКАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТЕЛА.

Тело которое полностью поглощает энергию т.е А=1 – абсолютно чёрное тело.

Тело кот полн отражает энергию R=1 абсолютно белое тело

Тело кот пол пропускает энергию D=1 – диатермическое тело .

Реальные тела частично поглощают и частично отражают . Их называют серыми телами. Степень близости серого тела к абсолютно чёрному характеризуется степенью черноты тела ζ.

Законы Фурье и Фика

Выделим на изотермической поверхности вблизи точки А площадку dF (рис. 1.5) и построим вектор температурного градиента. В соответствии с гипотезой Фурье количество теплоты dQ, которое пройдет через эту площадку за элемент времени dτ, запишется выражением

Разделив правую и левую части уравнения (1.9) на dFdτ, по­лучим

Уравнения 19 и 110 яв-ся математическими фурмулами з-на Фурье.

Плотность теплового потока q — векторная величина. Вектор q направлен в сторону уменьшения температуры (рис. 1.5j. Знак минус в уравнении (1.10) отражает противоположность направлений векторов плотности теплового потока и температурного градиента.

Для расчета теплоотдачи удобно пользоваться формулой Ньютона, в ко­торой тепловой поток считается про­порциональным разности температур между теплоносителем и стенкой

Интенсивность теплообмена неодинакова по всей площади со­прикосновения теплоносителя со стенкой. Поэтому для разных уча­стков поверхности коэффициент теплоотдачи имеет различные число­вые значения. Коэффициент теплоотдачи, характеризующий интен­сивность теплообмена на элементе площади dF, называют местным коэффициентом теплоотдачи. В соответствии с формулой Ньютона местный коэффициент теплоотдачи имеет вид

В практических расчетах чаще используется среднее значение коэффициента теплоотдачи, который определяется выражением

Температура стенки обычно изменяется по длине канала в мень­шей мере, чем температура жидкости, поэтому ее среднее значение с достаточной точностью можно определять как среднеарифмети­ческое двух крайних температур:

Средний по длине канала температура жидкости подсчитывается по формуле

Причём температурный напор – разность температур теплоносителем и стенкой

Формулу Ньютона удобно также использовать для записи тепло­вого потока при раднационно-конвективном теплообмене. Если газ обменивается со стенкой теплотой одновременно путем соприкосно­вения и излучения, то общий поток теплоты равен

Явление теплообмена обычно сопровождается процессами пере­носа вещества массообменном.

Молекулярная диффузия, обусловленная неоднородностью сос­тава газового или парогазового потоков, представляет собой про­цесс массопереноса, имеющий важное значение в теории теплооб­мена. В этих условиях плотность потока массы g кг/(м² *сек) для бинарной смеси определяется законом Фика

Плотность потока массы от стенки в теплоноситель или в обратном направлении можно определить также по формуле, аналогич­ной формуле Ньютона

Диффузия – это направленное перемещение вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. Подвод вещества диффузией определяется первым законом Фика, согласно которому: количество dn вещества, продиффундировавшего через площадку S, перпендикулярную потоку в направлении от большей концентрации к меньшей, пропорционально времени dt и  градиенту концентрации (dС\dх)       dn=- DS (dС\dх) dt (стр 267)   коэффициент D – называется коэффициентом диффузии. Он зависит от природы диффундирующего вещества и среды, а также от температуры.