теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением.

Теплопроводность
– обмен энергией между структурными
частицами вещества, атомами, молекулами.
Процесс аналогичен диффузии, поэтому
ТП – диффузионный механизм передачи
тепла. Интенсивность теплообмена зависит
от свойств среды. Основная характеристика
– коэффициент теплопроводности. ТП
присутствует в любом агрегатном состоянии
вещества. В твердых телах это единственный
механизм передачи тепла (за исключением
инфракрасного излучения).

Конвективный
теплообмен – перенос тепла вместе с
макрообъемами подвижной среды. КО всегда
сопровождается теплопроводностью, и
имеет место в жидкостях и газах. Движение
среды возможно только при наличии
разности давлений. Если эта разность
создается искусственно, конвекция
называется вынужденной. В противном
случае конвекция называется свободной.
В зависимости от причины, вызывающей
разность давлений, различают
термогравитационную (из-за разности
температур) и концентрационную (из-за
разности плотностей) конвекцию.
Интенсивность КО зависит от разности
температур, ТФХ среды, геометрии системы,
скорости движения среды и пр. Потоки
тепла при конвекции существенно выше,
чем при ТП.

Теплообмен
излучением – передача энергии с помощью
электромагнитных волн. Излучают все
тела, температура которых больше 0 К.
Интенсивность зависит от температуры
тела, характеристик поверхности, длины
волны излучения. Наибольшая часть
энергии передается в диапазоне длин
волн

.
При низких температурах интенсивность
излучения невысока. В этом диапазоне
больше энергии передается конвекцией.
При более высоких температурах
интенсивность излучения быстро
возрастает. При

конвекция не учитывается.

Тепловой
поток – количество тепла

,
передаваемое поверхностью тела в
окружающую среду за единицу времени.

Плотность
теплового потока – тепловой поток,
передаваемый с единицы поверхности
тела.

Вектор

направлен по нормали к

в сторону уменьшения температуры.
Тепловой поток характеризует тепловые
потери тела.

Температурное
поле – совокупность значений температуры
во всех точках исследуемой области в
любой момент времени. Температурное
поле характеризует функция

.
Стационарное ТП – температура не зависит
от времени; однородное ТП – температура
не зависит от координат. В зависимости
от количества рассматриваемых координат
(
)
различают трехмерное, двумерное и
одномерное поле температур.

Изотермическая
поверхность – метод графического
представления поля температур. Это
совокупность точек внутри исследуемой
области, температуры которых одинаковы.
В сечении области ИП изображаются в
виде линий, которые не пересекаются,
оканчиваются на границах тела или
замкнуты.

Градиент
температуры – вектор в направлении
наиболее интенсивного повышения
температуры в данной точке области. В
каждой точке неоднородного ТП вектор
градиента имеет свое направление и
величину.

характеризует
интенсивность изменения температуры
в данной точке области и численно равен
разности температур на двух ИП, расстояние
между которыми 1 метр.

«В чем заключается механизм теплопередачи?» — Яндекс Кью

Популярное

Сообщества

ПроизводствоОтопление+3

Николай К.

19 сентября 2018  ·

6,6 K

ОтветитьУточнить

nnzto.ru

23

ООО «НЗТО» — это предприятие полного цикла по производству теплообменного оборудования…  · 19 сент 2018

Теплопередача (теплообмен) заключается в том, что 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 видом теплообменников основывается на разных физических процессах – в зависимости от механизмов теплопередачи:

• На теплопроводности
• На конвекции
• На тепловом излучении.

​
Теплопроводность
​
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
​
При конвекции 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.
​

сергей белозубов

26 сентября 2020

Очень простой вопрос. В замкнутом сосуде находится одна молекула газа. ОДНА . Сосуд нагрели . Молекула стала… Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Елена Солошенко

4,1 K

QA инженер в декрете https://www. instagram.com/elena_solosh/  · 19 сент 2018

Теплопроводность – механизм передачи тепла при котором кинетическая энергия молекул и атомов передаётся другому телу при их взаимодействии. Происходит «перенос» тепла из более нагретых областей к менее нагретым.

сергей белозубов

26 сентября 2020

Из за чего молекулы при нагреве вещества приходят в движение ? Что за ,,двигатель,, микромира заставляет их это желать ?

Комментировать ответ…Комментировать…

сергей белозубов

26 сент 2020

Механизм теплопередачи основан на излучении тел квантов которые образуются при переходах электронов на уровнях Пашена и Брэкета. Движение молекулы из за того что при излучении образуется импульс в противоположную сторону.

Комментировать ответ…Комментировать…

Вы знаете ответ на этот вопрос?

Поделитесь своим опытом и знаниями

Войти и ответить на вопрос

Механизмы потери или передачи тепла

Печатный номер

Утечка (или передача) тепла изнутри наружу (с высокой температуры на низкую) посредством трех механизмов (по отдельности или в комбинации) из дома:

• Теплопроводность
• Конвекция
• Радиация

Примеры теплопередачи путем теплопроводности, конвекции и излучения

Нажмите здесь, чтобы открыть текстовое описание примеров теплопередачи путем теплопроводности, конвекции и излучения

• Теплопроводность : тепло, проходящее через стены дома от высокой температуры внутри до низкой температуры снаружи.
• Конвекция : тепло, циркулирующее в комнатах дома.
• Излучение : Солнечное тепло, проникающее в дом.

Теплопроводность

Теплопроводность – это процесс, при котором тепло передается от горячей области твердого тела к холодной области твердого тела за счет столкновений частиц.

Другими словами, в твердых телах атомы или молекулы не имеют свободы движения, как жидкости или газы, поэтому энергия сохраняется в вибрации атомов. Атом или молекула с большей энергией передает энергию соседнему атому или молекуле посредством физического контакта или столкновения.

На изображении ниже тепло (энергия) передается от конца стержня в пламени свечи вниз к более холодному концу стержня по мере того, как колебания одной молекулы передаются следующей; однако движения энергичных атомов или молекул нет.

Нажмите кнопку воспроизведения, чтобы запустить анимацию.

Анимация «Свеча проводимости»

Нажмите здесь, чтобы открыть текстовое описание анимации «Свеча проводимости»

Пример проведения

Рука держит металлический стержень над зажженной свечой. Молекулы быстро нагреваются в месте, где пламя касается стержня. Затем тепло распространяется по всему металлическому стержню, и его можно почувствовать рукой.

При отоплении жилых помещений тепло передается за счет теплопроводности через твердые тела, такие как стены, полы и крыша.

Пример теплопроводности для отопления жилых помещений

Щелкните здесь, чтобы открыть текстовое описание примера теплопроводности для жилых помещений

Пример теплопроводности для отопления жилых помещений

Изобразите сечение стены в дом. Внутри дома 65°F, а снаружи 30°F. Две стрелки указывают изнутри дома наружу, чтобы показать, как тепло передается изнутри дома наружу через стену посредством теплопроводности.

Потери тепла через твердую стенку за счет теплопроводности

Конвекция

Конвекция – это процесс, при котором тепло передается от одной части жидкости (жидкости или газа) к другой за счет объемного движения самой жидкости. Горячие области жидкости или газа имеют меньшую плотность, чем более холодные области, поэтому они имеют тенденцию подниматься. По мере того, как более теплые жидкости поднимаются, они замещаются более холодными жидкостями или газами сверху.

В приведенном ниже примере тепло (энергия), исходящее от пламени свечи, поднимается вверх и заменяется окружающим его холодным воздухом.

Пример передачи тепла конвекцией

Нажмите здесь, чтобы открыть текстовое описание анимации конвекции свечи

Пример конвекции

Рука держится над зажженной свечой. Когда свеча нагревает воздух, тепло поднимается к руке. В конце концов становится слишком жарко, и рука отдергивается от свечи.

В бытовом отоплении конвекция представляет собой механизм потери тепла за счет утечки теплого воздуха наружу при открывании дверей или просачивания холодного воздуха в дом через щели или отверстия в стенах, окнах или дверях. Когда холодный воздух соприкасается с обогревателем в помещении, он поглощает тепло и поднимается вверх. Холодный воздух, будучи тяжелым, опускается на пол и нагревается, таким образом медленно нагревая весь воздух в помещении.

Инструкции : Нажмите кнопку воспроизведения ниже и наблюдайте, что происходит с холодным воздухом (синие стрелки), когда он входит в дом и сталкивается с теплым воздухом (красные стрелки), выходящим из вентиляционного отверстия:

Конвекция в Комнатная анимация

Нажмите здесь, чтобы открыть текстовое описание анимации «Конвекция в комнате»

Пример конвекции при отоплении жилых помещений

Представьте себе комнату с открытой дверью, впускающей холодный воздух слева, и радиатором, создающим тепло на право. Поскольку радиатор нагревает воздух вокруг себя, воздух поднимается вверх и заменяется холодным воздухом. Как только теплый воздух попадает на потолок, он движется влево к открытой двери, охлаждаясь по мере движения. Прохладный воздух из открытой двери движется вправо по полу к радиатору, который нужно нагреть. Общий эффект представляет собой круговой конвекционный поток воздуха в помещении.

Излучение

Излучение — это перенос тепла посредством электромагнитных волн в пространстве. В отличие от конвекции или проводимости, когда энергия от газов, жидкостей и твердых тел передается молекулами с их физическим движением или без него, излучение не нуждается в какой-либо среде (молекулах или атомах). Энергия может передаваться излучением даже в вакууме.

На изображении ниже солнечный свет распространяется на землю через пространство, где нет ни газов, ни твердых тел, ни жидкостей.

Пример анимации излучения

Нажмите здесь, чтобы открыть текстовое описание примера анимации излучения

Пример излучения

Представьте Солнце и Землю со стрелками, движущимися от Солнца к Земле через пространство. Стрелки представляют энергию, которая передается на Землю через излучение, для которого не требуется никакой среды (атомов или молекул).

Проверьте себя

Сначала определите тип потери тепла в доме, изображенный на изображениях A-J: теплопроводность, конвекция или излучение. Затем нажмите и перетащите каждое изображение в нужную категорию в нижней части экрана.

Упражнение «Проверь себя»

Щелкните здесь, чтобы открыть текстовое описание задания «Проверь себя»

Проверь себя: виды тепловых потерь

Определите тип тепловых потерь (проводимость, конвекция или излучение) для каждого из следующих примеров :

1. Выход тепла через крышу дома
2. Горелка для горячей плиты
3. Кипяток
4. Галогенная лампа-факел, излучающая свет и тепло
5. Широко распахнутая дверь, впускающая холодный воздух
6. Огонь, создающий тепло
7. Выход тепла через стену
8. Зеркало, отражающее солнечный свет
9. Выход тепла через окно
10. Выход тепла через дымоход

Ответы:

A. Проводимость

B. Радиация

C. Конвекция

D. Радиация

E. Конвекция

F. Радиация

G. Проводящее

H. Radiation

I. Проводка

Дж. Радиация

Снижение потребления энергии

Есть два способа снизить потребление энергии.

1. Самый экономичный способ — улучшить «оболочку» дома — стены, окна, двери, крышу и полы, окружающие дом, — путем улучшения изоляции (потерь проводимости) и герметизации утечек воздуха герметиком ( конвекционные потери).
2. Второй способ снизить энергопотребление — повысить эффективность печи, которая обеспечивает тепло.

Теплопроводность и конвекция

Нажмите здесь, чтобы открыть текстовое описание диаграммы теплопроводности и конвекции

Штриховой чертеж дома со стрелками, указывающими от стен и крыши, показывающий теплопроводность и стрелки, текущие по кругу внутри дома, показывающие конвекцию .

‹ Урок 7a: Тепловые потери в жилых помещениях
вверх
Тепловые потери на проводимость ›

Энергетический и тепловой баланс | Анатомия и физиология II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описывать, как тело регулирует температуру
• Объясните значение скорости метаболизма

Тело жестко регулирует температуру тела с помощью процесса, называемого терморегуляцией , при котором тело может поддерживать свою температуру в определенных пределах, даже когда температура окружающей среды сильно отличается. Внутренняя температура тела остается стабильной на уровне 36,5–37,5 °C (или 97,7–99,5 ° F). В процессе производства АТФ клетками по всему телу примерно 60% вырабатываемой энергии находится в форме тепла, используемого для поддержания температуры тела. Терморегуляция является примером отрицательной обратной связи.

Гипоталамус в головном мозге — это главный выключатель, который работает как термостат и регулирует внутреннюю температуру тела. Если температура слишком высока, гипоталамус может инициировать несколько процессов, чтобы ее понизить. К ним относятся увеличение циркуляции крови к поверхности тела, чтобы обеспечить рассеивание тепла через кожу, и инициирование потоотделения, чтобы обеспечить испарение воды на коже для охлаждения ее поверхности. И наоборот, если температура падает ниже заданной внутренней температуры, гипоталамус может инициировать дрожь для выработки тепла. Тело использует больше энергии и выделяет больше тепла. Кроме того, гормон щитовидной железы будет стимулировать большее использование энергии и выработку тепла клетками по всему телу. Говорят, что среда равна 9.0020 термонейтральный когда тело не расходует и не выделяет энергию для поддержания внутренней температуры. Для голого человека это температура окружающего воздуха около 84 ° F. Если температура выше, например, при ношении одежды, организм компенсирует ее охлаждающими механизмами. Тело теряет тепло через механизмы теплообмена.

Рис. 1. Нажмите, чтобы увеличить изображение. Гипоталамус контролирует терморегуляцию.

Механизмы теплообмена

Когда окружающая среда не является термонейтральной, тело использует четыре механизма теплообмена для поддержания гомеостаза: проводимость, конвекцию, излучение и испарение. Каждый из этих механизмов основан на свойстве тепла переходить от более высокой концентрации к более низкой концентрации; следовательно, скорость каждого из механизмов теплообмена изменяется в зависимости от температуры и условий окружающей среды.

• Теплопроводность — передача тепла двумя телами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом. Это происходит, когда кожа вступает в контакт с холодным или теплым предметом. Например, если вы держите стакан с ледяной водой, тепло вашей кожи нагреет стакан и, в свою очередь, растопит лед. В качестве альтернативы, в холодный день вы можете согреться, обхватив холодными руками чашку горячего кофе. Только около 3 процентов тепла тела теряется посредством теплопроводности.
• Конвекция — передача тепла окружающему кожу воздуху. Нагретый воздух поднимается от тела и заменяется более холодным воздухом, который впоследствии нагревается. Конвекция может происходить и в воде. Когда температура воды ниже температуры тела, тело теряет тепло, нагревая воду, ближайшую к коже, которая уходит, чтобы заменить ее более прохладной водой. Конвекционные потоки, создаваемые изменениями температуры, продолжают отводить тепло от тела быстрее, чем тело может его восполнить, что приводит к гипертермии. Около 15 процентов тепла тела теряется в результате конвекции.
• Излучение — передача тепла посредством инфракрасных волн. Это происходит между любыми двумя объектами, когда их температуры различаются. Радиатор может обогреть комнату за счет лучистого тепла. В солнечный день солнечное излучение согревает кожу. Тот же принцип работает от тела к окружающей среде. Около 60 процентов тепла, теряемого телом, теряется за счет излучения.
• Испарение — передача тепла при испарении воды. Поскольку молекуле воды требуется много энергии, чтобы превратиться из жидкости в газ, испарение воды (в виде пота) отнимает у кожи много энергии. Однако скорость испарения зависит от относительной влажности — больше пота испаряется в условиях более низкой влажности. Потоотделение является основным средством охлаждения тела во время физических упражнений, тогда как в состоянии покоя около 20 процентов тепла, теряемого телом, происходит за счет испарения.

Скорость метаболизма

Скорость метаболизма представляет собой количество потребляемой энергии минус количество энергии, затраченной организмом. Базальный уровень метаболизма (BMR) описывает количество ежедневной энергии, расходуемой людьми в состоянии покоя, в нейтрально-умеренной среде, в постабсорбтивном состоянии. Он измеряет, сколько энергии требуется организму для нормальной, основной, повседневной деятельности. Около 70 процентов всех ежедневных затрат энергии приходится на основные функции органов тела. Еще 20 процентов приходится на физическую активность, а оставшиеся 10 процентов необходимы для терморегуляции тела или контроля температуры. Этот показатель будет выше, если человек более активен или имеет большую мышечную массу тела. С возрастом BMR обычно снижается по мере уменьшения процентной доли менее сухой мышечной массы.

Обзор главы

Часть энергии поглощаемой пищи используется для поддержания внутренней температуры тела. Большая часть энергии, полученной из пищи, выделяется в виде тепла. Внутренняя температура поддерживается на уровне 36,5–37,5 ° C (97,7–99,5 ° F). Это жестко регулируется гипоталамусом в головном мозге, который ощущает изменения внутренней температуры и действует как термостат, усиливая потоотделение или озноб, или вызывая другие механизмы для возврата температуры к нормальному диапазону.