Как происходит передача тепла? — Атлас Копко Россия

Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

• Компрессоры

• Подготовка воздуха

• Промышленные газы

• Основная информация

• Рекомендации

Thermodynamics

Basic Theory

Compressed Air Wiki

Physics of Air Compressors

Термодинамика является одной из самых интересных отраслей физики, особенно применительно к воздушным компрессорам. В этой статье мы рассмотрим процесс передачи тепла в рамках нашего введения в термодинамику.

Любая разность температур внутри тела или между различными телами или системами приводит к передаче тепла, пока не будет достигнуто температурное равновесие. Такая теплопередача может осуществляться тремя различными путями:

• проводимость
• конвекция
• излучение

В реальных ситуациях передача тепла происходит всеми тремя путями одновременно, но в разной степени.

Проводимость представляет собой процесс передачи тепла путем прямого контакта частиц. Она возникает между твердыми телами или между тонкими слоями жидкости или газа. Вибрирующие атомы передают часть своей кинетической энергии соседним атомам, которые вибрируют меньше.

Конвекция — это передача тепла между горячей поверхностью твердого тела и прилегающей неподвижной или движущейся текучей средой (газом или жидкостью), усиленная перемешиванием текучей среды. Она может происходить в виде свободной конвекции, при естественном движении в среде из-за разной плотности и температуры. Кроме того, это может быть принудительной конвекцией с движением жидкости, вызванным механическими устройствами, например, вентилятором или насосом. В результате повышенной скорости перемешивания принудительная конвекция обеспечивает значительно большую теплопередачу.

Излучение представляет собой передачу тепла через пустое пространство. Все тела с температурой выше 0 °К выделяют тепло в виде электромагнитного излучения во всех направлениях. Когда тепловые лучи попадают на тело, часть энергии поглощается и преобразуется в тепло этого тела. Лучи, оставшиеся не поглощенными, проходят через тело или отражаются им. В реальных ситуациях передача тепла представляет собой сумму теплообменов путем проводимости, конвекции и излучения, происходящих одновременно.

Передача тепла в каждой точке теплообменника зависит от преобладающей разности температур и общего коэффициента теплопередачи. Для ее расчета необходимо использовать логарифмическую среднюю разность температур Өm вместо линейной арифметической разности ΔT.

Логарифмическая средняя разность температур определяется как соотношение между разностями температур на двух сторонах соединения теплообменника в соответствии со следующим выражением:

Другие статьи по этой теме

Введение в термодинамику: основные принципы и законы газа

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Узнайте больше о термодинамике и о том, как эта теория важна для понимания работы воздушных компрессоров.

Read more

Изменения в состоянии газов

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Узнайте больше о термодинамике и о том, как эта теория важна для понимания работы воздушных компрессоров.

Read more

Поток газа через трубопроводы и дросселирование

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Узнайте больше о термодинамике и о том, как эта теория важна для понимания работы воздушных компрессоров.

Read more

Механизмы теплопередачи и их применение

Теплообменное оборудование и отопительные приборы выполняют свои функции прежде всего благодаря физическому процессу – теплопередаче (иначе — теплообмену): тело с более высокой температурой передает тепло телу с температурой ниже, пока не наступит относительное термодинамическое равновесие. При этом среды разделены либо твердой стенкой, либо другой поверхностью. Относительное термодинамическое равновесие предполагает, что в итоге величины вроде температуры будут примерно равняться друг другу.

Деятельность различных типов теплообменников и отопительных приборов основывается на разных физических процессах – в зависимости от механизмов теплопередачи:

• На теплопроводности
• На конвекции
• На тепловом излучении.

Теплопроводность и теплообменное оборудование

Процесс теплопроводности характеризуется способностью тел переносить энергию с помощью движущихся частиц. К таким частицам относятся молекулы, атомы, электроны и другие. Теплопроводность выше в твердых телах и меньше – в газообразных, это известно еще из школьного курса: молекулы в газах находятся дальше друг от друга, поэтому заявленный вид теплопередачи происходит медленнее. Интенсивность теплообмена связана с коэффициентом теплопередачи.

Кожухотрубные, спиральные, пластинчато-ребристые, секционные и другие теплообменники осуществляют обогрев за счёт теплопроводности. В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделяются стенкой, в регенеративных происходит поочередное взаимодействие горячего и холодного теплоносителя с определенной поверхностью.

Конвекция и отопительные приборы

При таком виде теплопередачи, как конвекция, внутренняя энергия передается потоком или струйно.

Конвекция бывает двух видов:

• вынужденная — при содействии внешних сил; инструментами могут выступать вентилятор, насос, смешивающий прибор.
• естественная — при нагреве происходит перемещение слоев воздуха.

Действие конвектора как отопительного прибора основано на этом механизме теплопередачи. Благодаря естественной термогравитационной конвекции нагретый воздух поднимается выше, а на его место приходит менее теплый, который находился наверху — так постепенно нагревается помещение.

Естественная конвекция ответственна за многие природные явления — в том числе за образование облаков. Искусственная конвекция влияет на работу сухих градирен — драйкулеров, которые осуществляют свою работу с помощью вентиляторов.

Тепловое излучение

Веществу свойственно излучать электромагнитные волны. Тепловое излучение как механизм теплопередачи основывается как раз на электромагнитном излучении, появляющимся из-за внутренней энергии, которым обладает тело. Чем выше температура вещества, тем выше излучение. Другие тела могут улавливать излучение или же отбрасывать его. Известно, что темные предметы легче поглощает излучение. Светлым предметам свойственно отражать излучение. Так, к примеру, тепловым излучением обладает металл в нагретом состоянии.

Многие искусственные источники освещения работают за счёт теплового излучения — в том числе лампы накаливания. В обогреве помещений также применяется механизм излучения — широко применяются инфракрасные обогреватели, излучателями служат галогенные, кварцевые, а также карбоновые лампы. Особенностью ИК-обогревателя является последовательность нагрева: при его действии сначала нагреваются предметы (например, мебель) и только потом от предметов нагревается воздух.

При обогреве помещения обычно ориентируются на конвекцию и теплопроводность, потому что использования теплового излучения дорого обходится. Чтобы оценить эффективность обогрева помещения, учитывайте распределение температуры воздуха относительно высоты самого помещения — итогом должно стать более-менее равномерное распределение, чтобы теплый воздух не концентрировался у потолка, а пол не был холодным. Необходимо обратить внимание не только на процесс теплообмена оборудования, но и на теплопотери.

теория тепла, полезно знать

05.09.2017, 6483 просмотра.

Как передается тепло? Проводимость — Конвекция — Излучение

Что такое тепло?

Вся материя состоит из молекул и атомов. Эти атомы всегда находятся в разных видах движения (поступательном, вращательном, колебательном). Движение атомов и молекул создает тепло или тепловую энергию. Вся материя обладает этой тепловой энергией. Чем большее движение имеют атомы или молекулы, тем больше тепла или тепловой энергии они будут иметь.

Это анимация, сделанная из короткого молекулярно-динамикового
имитация воды. Зеленые линии представляют собой водородные связи между кислородом и
водород. Обратите внимание на плотную структуру воды

Водородные связи
намного слабее, чем ковалентная связь. Однако при большом количестве водорода
облигации действуют в унисон, они окажут сильный сопутствующий эффект. В этом случае
в воде показано здесь.

Жидкая вода имеет частично упорядоченный
структура, в которой постоянно образуются и распадаются водородные связи.
Из-за короткого промежутка времени (порядка нескольких пикосекунд) мало связей

Что такое температура?

Из приведенного выше видео, показывающего движение атомов и молекул, видно, что некоторые из них движутся быстрее, чем другие. Температура – ​​это среднее значение энергии для всех атомов и молекул в данной системе. Температура не зависит от количества вещества в системе. Это просто среднее значение энергии в системе.

Как передается тепло?

Тепло может перемещаться из одного места в другое тремя способами: проводимостью, конвекцией и излучением. И теплопроводность, и конвекция требуют вещества для передачи тепла.

Если между двумя системами существует разница температур, тепло всегда найдет способ перейти от более высокой системы к более низкой.

ПРОВОДИМОСТЬ- —

Теплопроводность – это передача тепла между веществами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом. Чем лучше проводник, тем быстрее будет передаваться тепло. Металл хорошо проводит тепло. Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы получают больше энергии и сильнее вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии. Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

КОНВЕКЦИЯ —

Тепловая энергия передается от горячих мест к холодным посредством конвекции. Конвекция возникает, когда более теплые области жидкости или газа поднимаются к более холодным областям жидкости или газа. Более холодная жидкость или газ занимают место более теплых областей, которые поднялись выше. Это приводит к непрерывной схеме циркуляции. Вода, кипящая в кастрюле, является хорошим примером этих конвекционных потоков. Другой хороший пример конвекции находится в атмосфере. Поверхность земли прогревается солнцем, теплый воздух поднимается вверх, а холодный поступает внутрь.

ИЗЛУЧЕНИЕ- —

Излучение – это способ передачи тепла, который не зависит от какого-либо контакта между источником тепла и нагретым объектом, как в случае теплопроводности и конвекции. Тепло может передаваться через пустое пространство с помощью теплового излучения, часто называемого инфракрасным излучением. Это тип электромагнитного излучения . В процессе излучения не происходит обмена масс и не требуется никакой среды. Примерами излучения является тепло от солнца или тепло, выделяемое нитью накаливания лампочки.

ИСТОЧНИКИ И ВЫБОР ЧИТАТЕЛЕЙ –

Тепло и температура из Cool Cosmo — НАСА

Вот хороший апплет, показывающий движение молекул – вы можете молекулы меняются.

Важные температуры в кулинарии и кулинарии

Связанные виды деятельности

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является солнце. Энергия солнца передается через космос и через земную атмосферу на земную поверхность. Поскольку эта энергия нагревает поверхность земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Существует три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

• радиация
• проводимость
• конвекция

Излучение

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы чувствовали передачу тепла, известную как излучение. Ближайшая к огню сторона вашего тела нагревается, в то время как другая сторона остается незатронутой жаром. Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с этой передачей тепла. Точно так же работают лампы накаливания, которые поддерживают температуру пищи. Радиация – это перенос тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, поступающего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть приходит как видимый свет. Свет состоит из волн разной частоты. Частота — это количество повторений события в течение заданного времени. В электромагнитном излучении его частота — это количество электромагнитных волн, проходящих мимо точки каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти различные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Солнечные волны, которые мы не видим, — это инфракрасные волны, частота которых ниже, чем у красного, и ультрафиолетовые волны, частота которых выше, чем у фиолетового света. [подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла в нашем теле.

Большая часть солнечной радиации поглощается атмосферой, а большая часть того, что достигает земной поверхности, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, такие как асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем более светлые объекты.

Учебный урок: тает в сумке, а не в руке

Теплопроводность

Теплопроводность — это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества. Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретым на плите? Через некоторое время ручка ложки станет горячей.

Это связано с передачей тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются вместе, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии в жидкости. Этот тип нагрева чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечные лучи падают на землю, нагревая скалы. По мере того, как температура породы повышается из-за теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. По мере подъема пузырек остывает, а тепло, содержащееся в пузыре, уходит в атмосферу.

По мере подъема массы горячего воздуха воздух заменяется окружающим более холодным и плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальными кучевыми облаками, или большими циклами в тропосфере, охватывающими большие участки земли. Конвекционные потоки ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Краткие факты

Не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца вызывает солнечные ожоги, которые приводят к раку кожи. Солнечное тепло не приводит к солнечному ожогу.

По данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, достигающих земли: ультрафиолетовых лучей А (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие любого из них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

• Лучи UVA могут преждевременно состарить кожу, вызывая появление морщин и пигментных пятен, и могут проникать сквозь оконное стекло.
• Лучи UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загорать не существует. Сюда входит излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы.