Сложный теплообмен. Теплопередача. Примеры теплообмена

Урок физики в 8-м классе "Виды теплообмена. Примеры теплообмена в природе и технике"

Разделы: Физика

Цели урока:

• Образовательние:
  • познакомить учащихся с видами теплообмена;
  • научить их объяснять тепловые явления на основе молекулярно-кинетической теории;
  • научить использовать приобретенные знания для решения практических, жизненных задач, учить анализировать условие задачи, ответ одноклассников;
  • учить рациональному природопользованию, обеспечению безопасности жизнедеятельности человека.
• Развивающие:
  • способствовать развитию познавательных интересов, интеллектуальных способностей;
  • сотрудничать в процессе совместного выполнения задач;
  • продолжить развитие монологической речи с использованием физических терминов;  
  • доказывать свою точку зрения; продолжить учиться применять ПК для проверки знаний.
• Воспитательные:
  • воспитать убежденность в необходимости обосновывать высказываемую позицию;
  • уважительно относиться к мнению оппонента;
  • приучать детей к аккуратности при решении задач в тетради, оформлении классной доски;
  • развивать навыки коллективного труда, взаимопомощи, ответственности.

Тип урока:  урок изучения нового материала.

Оборудование: компьютер, мультемедийный проектор, оборудование из лаборатории L- микро. Интернет (ЦОР).

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Повторение

Проверка домашнего задания (фронтальный опрос)

Ученики отвечают на вопросы к §30 (с использованием презентации).

Вопросы (устно):

• Назовите два способа изменения внутренней энергии тела.
• Приведите примеры увеличения внутренней энергии тела путем совершения над ним работы.
• Приведите примеры увеличения и уменьшения внутренней энергии тела в результате теплообмена.
• Что такое количество теплоты? Как оно обозначается?
• В каких единицах измеряется количество теплоты? 
• Какими способами можно добыть огонь?
• Когда началось производство спичек?

III. Изучение нового материала с использованием презентации «Виды теплообмена» (Приложение 1)

– Предлагаю найти новые формулировки определений слов «теплопроводность», «конвекция», «лучистый теплообмен», используя поисковую систему Интернет. После этого ученики вместе с учителем обобщают полученные результаты поиска и записывают определения, рекомендуемые учителем. Теплопроводность – это вид теплообмена, при котором происходит непосредственная передача энергии, от частиц более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части.

Далее рассказ учителя (с использованием ЦОР): «При теплопроводности само вещество не перемещается вдоль тела – переносится лишь энергия. Наибольшей теплопроводностью обладают металлы, особенно серебро и медь. У жидкостей теплопроводность невелика. У газов она еще меньше, так как молекулы их находятся сравнительно далеко друг от друга и передача энергии от одной частицы к другой затруднена.

– Известно, что если взять железный гвоздь и начать нагревать его в огне, то долго удерживать его в руке мы не сможем. Горящую спичку можно держать до тех пор, пока пламя не коснется руки. Это означает, что дерево обладает меньшей теплопроводностью, чем железо. Плохая теплопроводность шерсти, пуха и меха (обусловленная наличием между их волокнами воздуха) позволяет телу животного сохранять вырабатываемую организмом энергию и тем самым защищаться от охлаждения». Просмотр слайда (с использованием презентации).

Демонстрация опыта по теплопроводности с применением оборудования L- микро.

Конвекция – это теплообмен в жидких и газообразных средах, осуществляемый потоками (или струями) вещества. Рассказ (или беседа) учителя (с использованием презентации и ЦОР): «Плотность горячего воздуха или жидкости меньше, чем холодного. При этом конвекционные потоки, подогретые снизу жидкости или газа, поднимаются вверх, а на их место опускается холодная жидкость. При конвекции происходит перенос вещества, имеющего большую внутреннюю энергию. Система отопления помещений основана именно на перемещении конвекционных потоков теплого и холодного воздуха. Холодные и теплые морские и океанские течения – примеры конвекции».

Лучистый теплообмен (излучение) – это теплообмен, при котором энергия переносится различными лучами. Это могут быть солнечные лучи, а также лучи, испускаемые нагретыми телами, находящимися вокруг нас.

Рассказ учителя (с использованием презентации): «С помощью теплового излучения передается на Землю солнечная энергия. Отличительной особенностью этого вида теплообмена является возможность осуществления через вакуум. Тепловое излучение испускают все тела: электрический утюг, лампа, стакан с чаем, тело человека. Когда излучение, распространяясь от тела-источника, достигает других тел, то часть его отражается, а часть ими поглощается. При поглощении энергия теплового излучения превращается во внутреннюю энергию тел, и они нагреваются. Тело с темной поверхностью лучше поглощает и излучает энергию, чем тело со светлой или зеркальной поверхностью. Это находит широкое применение в технике. Например, воздушные шары и крылья самолетов красят серебристой краской, чтобы они меньше нагревались солнечными лучами».

Просмотр слайда (с использованием презентации).

IV. Закрепление пройденного материала

Ученики отвечают на вопросы и задачи, предложенные учителем (с использованием презентации).

Вопросы (устно):

1. В чашку налили горячий чай. Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками чашки? 2. Какой из чайников быстрее остынет? 3. Зачем самолёты красят серебряной краской,  а душ на даче в темный? 4. Почему одному мальчику жарко, а другому нет? 5. Почему нагретая сковорода охлаждается быстрее под водой, чем на воздухе? 6. Почему вы обжигаете губы, когда пьёте чай одинаковой температуры из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьёте чай из фарфоровой кружки? 7. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый? 8. Почему прихватки для кухни делают из ткани, а лопатки из дерева?

V. Подведение итогов урока (устно)

Ученики повторяют основные определения и особенности каждого вида теплообмена, работая с таблицей

VI. Домашнее задание: § 31, 32, №122, 128, 130.

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

примеры теплопередачи в природе и технике

Здравствуйте! Теплопередачей называется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через стенку, разделяющую эти теплоносители. Примерами теплопередачи являются: передача теплоты от греющей воды нагревательных элементов (отопительных систем) к воздуху помещения; передача теплоты от дымовых газов к воде через стенки кипятильных труб в паровых котлах; передача теплоты от раскаленных газов к охлаждающей воде (жидкости) через стенку цилиндра двигателя внутреннего сгорания; передача теплоты от внутреннего воздуха помещения к наружному воздуху и т. д. При этом ограждающая стенка является проводником теплоты, через которую теплота передается теплопроводностью, а от стенки к окружающей среде конвекцией и излучением. Поэтому процесс теплопередачи является сложным процессом теплообмена. Проводимость тепла от одного объекта к другому происходит при их непосредственном контакте — тепло переходит от горячего предмета к холодному. Например, при глажении белья тепло передаётся от утюга к материи. Удачи!

Привет Теплопередачей называется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через стенку, разделяющую эти теплоносители. Примерами теплопередачи являются: передача теплоты от греющей воды нагревательных элементов (отопительных систем) к воздуху помещения; передача теплоты от дымовых газов к воде через стенки кипятильных труб в паровых котлах; передача теплоты от раскаленных газов к охлаждающей воде (жидкости) через стенку цилиндра двигателя внутреннего сгорания; передача теплоты от внутреннего воздуха помещения к наружному воздуху и т. д. При этом ограждающая стенка является проводником теплоты, через которую теплота передается теплопроводностью, а от стенки к окружающей среде конвекцией и излучением. Поэтому процесс теплопередачи является сложным процессом теплообмена. Проводимость тепла от одного объекта к другому происходит при их непосредственном контакте — тепло переходит от горячего предмета к холодному. Например, при глажении белья тепло передаётся от утюга к материи.

Привет Теплопередачей называется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через стенку, разделяющую эти теплоносители. Примерами теплопередачи являются: передача теплоты от греющей воды нагревательных элементов (отопительных систем) к воздуху помещения; передача теплоты от дымовых газов к воде через стенки кипятильных труб в паровых котлах; передача теплоты от раскаленных газов к охлаждающей воде (жидкости) через стенку цилиндра двигателя внутреннего сгорания; передача теплоты от внутреннего воздуха помещения к наружному воздуху и т. д. При этом ограждающая стенка является проводником теплоты, через которую теплота передается теплопроводностью, а от стенки к окружающей среде конвекцией и излучением. Поэтому процесс теплопередачи является сложным процессом теплообмена. Проводимость тепла от одного объекта к другому происходит при их непосредственном контакте — тепло переходит от горячего предмета к холодному. Например, при глажении белья тепло передаётся от утюга к материи.

Теплопередачей называется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через стенку, разделяющую эти теплоносители. Примерами теплопередачи являются: передача теплоты от греющей воды нагревательных элементов (отопительных систем) к воздуху помещения; передача теплоты от дымовых газов к воде через стенки кипятильных труб в паровых котлах; передача теплоты от раскаленных газов к охлаждающей воде (жидкости) через стенку цилиндра двигателя внутреннего сгорания; передача теплоты от внутреннего воздуха помещения к наружному воздуху и т. д. При этом ограждающая стенка является проводником теплоты, через которую теплота передается теплопроводностью, а от стенки к окружающей среде конвекцией и излучением. Поэтому процесс теплопередачи является сложным процессом теплообмена. Проводимость тепла от одного объекта к другому происходит при их непосредственном контакте — тепло переходит от горячего предмета к холодному. Например, при глажении белья тепло передаётся от утюга к материи.

Например, при глажении белья тепло передаётся от утюга к материи.

touch.otvet.mail.ru

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА.

Количество просмотров публикации ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА. - 426

Определœение 3. Теплопередача "зиждется" на трёх китах, ᴛ.ᴇ. существует всœего три способа или механизма передачи теплоты: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплообмен - ϶ᴛᴏ сложный процесс. При этом ради простоты изучения принято различать три элементарных вида теплообмена. Здесь использован древний совет: DIVIDE ET IMPERA – дивиде эт импэра (лат.) – разделяй и властвуй.

1) Теплопроводность или кондукция (conduction – проводник) определяется тепловым движением микрочастиц тела (молекул, атомов, ионов, электронов и т.д.). Пример с нагревом стержня с одной стороны. За счёт чего нагревается холодный конец стержня? Здесь происходит обмен энергией путём столкновений. В металлах за счёт движения свободных электронов и ионов решетки. В твердых диэлектриках и жидкостях – за счёт переноса упругих звуковых волн, ᴛ.ᴇ. движения фононов. В газах – за счёт диффузии молекул.

Теплопроводность характерна в основном для твёрдых, реже жидких тел.

В 1807году Фурье выдвинул гипотезу, что тепловой поток теплопроводностью пропорционален температурному градиенту, ᴛ.ᴇ. что Q~∆T/∆Х.

2) Конвекция - ϶ᴛᴏ процесс передачи тепла из одной части пространства в другую перемещающимися макроскопическими объёмами жидкости или газа. Название произошло от английского "convection", что означает перемешивание. Учитывая зависимость отпричины, вызывающей движение различают:

Свободная (естественная) конвекция происходит за счёт разности плотностей Dr неравномерно нагретой среды, обусловленной согласно определœению 2 разностью температур Dt. (Примеры свободной конвекции – отопление помещения, песок на летнем пляже (можно видеть марево – движение воздуха от нагретого песка), пламя свечи (возле приоткрытой двери вверху и внизу ведет себя по-разному), жидкий металл внутри кокилей, стале- и чугуноразливочных ковшей.

Вынужденная конвекция – когда движение среды осуществляется принудительно нагнетателями (насосами, вентиляторами и т.д.). Вынужденная конвекция, как правило, гораздо интенсивней чем свободная. Примеры: течение воды внутри батарей центрального отопления; эксгаустеры в аглоцехах, дымососы, вентиляторы и т.д.

Конвективный теплообмен между жидкостью или газом и поверхностью твёрдого тела называют конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей. : Тепловой поток при конвекции определяется законом Ньютона-Рихмана, основным законом теплоотдачи или Q= a(tж-tст.)×F, Вт,

где a - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К; F – поверхность теплообмена, м2; tж и tст - температура жидкости вдали от стенки и поверхности стенки, оС.

В случае если теплопроводность и конвекция требуют наличия непосредственного контакта между теплообменивающимися телами, то для 3го "кита" – излучения

это необязательно. Оно может передаваться через вакуум, ᴛ.ᴇ. в отсутствии какой-либо среды.

3) Излучение или лучистый теплообмен - ϶ᴛᴏ процесс преобразования тепла в лучистую, электромагнитную форму энергии и передачи её в окружающее пространство.

Или по-другому: "Любое тело, имеющее абсолютную температуру выше 0оК способно и вынуждено превращать часть своей внутренней энергии в тепловые лучи, которые попадая на окружающие предметы частично поглощаются, частично отражаются и частично проходят сквозь тело. Примеры: теплообмен между солнцем и Землей, лампы накаливания, сильно разогретые тела.

Тепловой поток при излучении определяется законом Стефана Больцмана Q=s(T4 пов-T4ос)×F, Вт, где Тп и То.с.,– температура поверхности и окружающей среды, оК;

referatwork.ru

Понятие о теплообмене и его видах

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА

Общие понятия о видах теплообмена и законах теплопроводности

Основной закон теплопроводности

Рассмотрим две изотермические поверхности, температура которых отличается на величину DT. Проведем к этим поверхностям нормаль . Можно показать, что температура изменяется быстрее всего в направлении нормали к изотермической поверхности (рис. 10.1).

Вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону увеличения температуры и численно равный производной от температуры по этому направлению, называется градиентом температуры:

(10.1)

Согласно основному закону теплопроводности (закону Фурье) вектор удельного теплового потока, передаваемого теплопроводностью, прямо пропорционален градиенту температуры:

(10.2)

Рис. 10.1. К выводу закона Фурье

Знак минус в выражении (10.2) говорит о том, что вектор направлен навстречу градиенту температуры. Действительно, градиент температуры направлен в сторону возрастания температуры, теплота же передается от более горячей зоны к более холодной.

Коэффициент называется коэффициентом теплопроводности.

Численно этот коэффициент равен количеству тепла, передаваемому через поверхности площадью в 1 м2 в одну секунду при перепаде температур в один кельвин.

Коэффициент теплопроводности является физической характеристикой материала. В общем случае величина зависит от температуры (рис. 10.2), однако при решении практических задач эта зависимость, как правило, не учитывается, ниже, в таблице 10.1. приведены значения коэффициента теплопроводности некоторых металлов, неметаллических твердых веществ, жидкостей и газов при температуре 300 К.

Рис. 10.2. Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры

Таблица 10.1

Значения коэффициента теплопроводности некоторых веществ

В газах носителями тепловой энергии являются хаотически движущиеся молекулы. Согласно молекулярно-кинетической теории в газах коэффициент теплопроводности в основном зависит от скорости движения молекул, которая, в свою очередь, возрастает с ростом температуры и уменьшением массы молекул. Вот почему более легкие газы обладают более высокой теплопроводностью.

В металлах «носителями теплоты» являются свободные электроны. Масса электрона примерно в 3800 раз меньше массы молекулы водорода. Соответственно и теплопроводность металлов на три порядка выше, чем у газов.

Среди жидкостей лучшим проводником тепла является вода.

Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры для некоторых веществ приведена на рис. 10.2.

Физические основы теплоотдачи и теории подобия

Значения коэффициента теплоотдачи

Критерии подобия

Критерии подобия — это безразмерные комплексы, составленные из разноименных физических величин, описывающих данное явление и связанных взаимными уравнениями.

Применение критериальных уравнений теплоотдачи в жидкости

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА

Общие понятия о видах теплообмена и законах теплопроводности

Понятие о теплообмене и его видах

Согласно второму закону термодинамики, если в теле или в какой-либо термодинамической системе тел возникала разность температур, то из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой будет передаваться тепловая энергия. В этом случае говорят, что между указанными областями возник теплообмен.

Известные законы и зависимости термодинамики позволяют определить как количество тепловой энергии, передаваемой в результате теплообмена, так и температуру тел, участвующих в нем. Эти законы, кроме того, позволяют найти также скорость передачи тепловой энергии и время, за которое произойдет выравнивание температур.

Указанные процессы исследует раздел теплотехники — теория теплообмена.

Тела или области тел обмениваются между собой тепловой энергией тремя способами:

- теплопроводностью,

- конвекцией (перемешиванием),

- излучением.

На этих трех способах основаны все виды теплообмена. Основных видов теплообмена пять.

Два простых вида теплообмена:

- теплопроводность (название этого вида совпадает с названием способа, с помощью которого этот обмен осуществляется)

- тепловое излучение;

и три сложных:

- конвективный теплообмен,

- теплоотдача,

- теплопередача.

Рассмотрим способы обмена тепловой энергией.

Теплопроводность — способ теплообмена, основанный на передаче энергии теплового движения микрочастиц путем их соударений. Микрочастицы движутся со скоростями, пропорциональными их абсолютной температуре. В результате их столкновений происходит передача тепловой энергии в отдельно взятом теле из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой. Передача тепловой энергии от одного тела к другому в вакууме осуществляется только при контакте тел.

Итак, теплопроводность — это перенос тепловой энергии соударением микрочастиц. В металлах, например, этими частицами являются свободные электроны, в жидкостях и газах — молекулы.

Конвекция (от латинского convectio — принесение, доставка) — способ теплообмена, при котором передача тепловой энергии осуществляется путем переноса макроскопических тел из областей тела с высокой температурой в области с низкой температурой. Конвекция свойственна только жидкостям и газам. Перенос обусловлен градиентом давления в жидкости или газе, который вызван наличием либо сил тяжеcти (естественная конвекция), либо источников энергии, приводящих жидкость или газ в движение, например, насосов, вентиляторов и т. п. (вынужденная конвекция).

Естественная конвекция вызывается силами Архимеда, которые «выталкивают» из зоны нагрева более горячие, а, следовательно, как правило, и более легкие области жидкости, которые, уступая место более холодным областям, переносят тепловую энергию.

Вынужденная конвекция тем интенсивнее, чем больше градиент давления, создаваемый в жидкости, и чем меньше ее вязкость.

Естественная конвекция по сравнению с теплопроводностью значительно быстрее осуществляет теплообмен в жидкости, так как при наличии первой из областей с высокой температурой в области с низкой температурой переносятся значительные массы нагретой жидкости или газа. Это делает теплообмен более эффективным, чем перенос тепловой энергии соударением микрочастиц.

Пример 10.1. Если при наличии сил тяжести нагревать жидкость или газ в сосуде не внизу сосуда, как это обычно делается, а вверху, то конвекция будет отсутствовать. Прогрев жидкостей или газов в этом случае крайне замедляется вследствие их ничтожной теплопроводности.

В свою очередь, вынужденная конвекция вызывает еще более интенсивный теплообмен, чем естественная, так как первая приводит к более высоким скоростям перемешивания жидкостей и газов, чем последняя.

Тепловое излучение — способ теплообмена, основанный на способности всех тел при определенных условиях излучать энергию в виде электромагнитных волн (фотонов) и частиц вещества (например, нейтронов, осколков ядер при ядерных реакциях и т. п.). При этом излучающее тело теряет тепловую энергию и при этом охлаждается, а тело, которое поглощает излучение, нагревается.

Этот способ является единственным способом передачи тепловой энергии от одних тел к другим в вакууме.

Рассмотрим основные виды теплообмена.

Простые виды теплообмена — теплопроводность и тепловое излучение — не требуют пояснений. Следует только отметить, что тепловым излучением называется вид теплообмена, основанный на излучении и поглощении тепловой энергии только в виде электромагнитных волн (фотонов). Теплообмен, основанный на излучении и поглощении частиц вещества (нейтронов и т. п.), здесь не рассматривается.

Сложные виды теплообмена требуют пояснений.

Так, конвективный теплообмен — это сложный вид обмена тепловой энергией, основанный на двух способах теплообмена: конвекции и теплопроводности. Необходимость рассмотрения конвекции и теплопроводности в одном виде теплообмена обусловлена тем, что при конвекции (перемешивании и переносе) обязательно имеет место контакт макрочастиц, который приводит к возникновению теплопроводности. Обратное условие не соблюдается, это хорошо видно в примере 10.1.

Теплоотдача — сложный вид теплообмена между поверхностью твердого тела и жидкостью (или газом); контактирующей с этой поверхностью. Этот вид теплообмена можно рассматривать как наиболее часто встречающийся случай конвективного теплообмена между твердым телом и жидкостью.

Теплопередача — сложный вид теплообмена между двумя жидкостями через твердую стенку. В основе его лежат явления теплопроводности через стенку и теплоотдачи между стенкой и жидкостью.

На практике часто встречаются случаи более сложных видов обмена тепловой энергией, основанных на всех трех способах теплообмена. В этих случаях, однако, сложные виды теплообмена разделяют на более простые. В частности, тепловое излучение или, как его еще называют, лучистый теплообмен, рассматривают независимо от других видов обмена теплом.

Введем ряд понятий и определений, которыми будем пользоваться в теории теплообмена.

Количественной характеристикой переноса теплоты является удельный тепловой поток.

Удельный тепловой поток — это количество тепловой энергии, передаваемой через поверхность с единичной площадью в единицу времени:

Заметим, что q является векторной величиной и имеет направление в сторону понижения температуры.

Совокупность значений температуры во всех точках пространства (или тела) в определенный момент времени называется температурным полем.

Различают стационарные (температура которых во всех точках не меняется с течением времени t) и нестационарные температурные поля (для которых T=f(t)).

Поверхности пространства, все точки которых имеют одинаковую температуру, называются изотермическими.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Сложный теплообмен. Теплопередача

Сложным теплообменом называется совместный перенос теплотытеплопроводностью, конвекцией и излучением.

Процесс теплообмена в реальных условиях всегда является сложным. Однако, учитывая, что каждый способ передачи теплоты подчиняется сво-им законам, расчет сложного теплообмена выполняется раздельно по каж-дому виду теплообмена, затем определяется суммарный эффект передачи теплоты.

Следует отметить, что теплообмен в газовой среде и на поверхности тел может происходить всеми тремя способами, в жидкостях отсутствует теплообмен излучением, а в твердых телах имеет место только теплопро-

водность. В конкретных случаях, учитывая суммарный эффект переноса те-плоты, можно сложный теплообмен условно свести к одному виду передачи теплоты. Например, в движущихся средах обычно пренебрегают теплопро-водностью ввиду ее незначительности в суммарной передаче теплоты.

Пренебрегают также излучением газовых потоков, если невелика их температура (200-250 °С) и незначительна концентрация излучающих компонентов (СО2, Н2О).

Одним из видов сложного теплообмена является теплопередача — про-цесс теплообмена между двумя подвижными средами, разделенными твердой стенкой. Как и всякий вид теплообмена, теплопередача имеет место, если тем-пературы сред различны. При этом происходит последовательный перенос те-плоты от горячей среды к одной поверхности стенки, затем через твердую стенку к противоположной, от последней — к холодной среде (рис. 3.6).

Если температура обеих сред остается постоянной во времени, то процесс теплопередачи стационарен, при этом на границах раздела фаз (на

поверхностях стенок) также устанавливается постоянная температура.
Расчетное уравнение теплопередачи имеет следующий вид:
где Q — тепловой поток в единицу времени, Вт; F — площадь поверхно-
сти теплообмена, м2; t1 — средняя температура горячей среды, К; t2	—
средняя температура холодной среды, К;	t — температурный напор,	К;
k —коэффициент теплопередачи,Вт/(м2К).

а) б)

Рис. 3.6. Теплопередача через однослойную стенку: а — плоскую; б — цилиндрическую 43

Это уравнение является формальным расчетным приемом, перенося-щим все трудности расчета теплопередачи на определение значения k. В действительности тепловой поток зависит от распределения температур и физических свойств среды и поверхностей, находящихся в тепловом взаимодействии.

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется терми-

ческим сопротивлением теплопередаче,т.е. R 1/ k .

Поскольку при теплопередаче осуществляется последовательный пе-реход теплоты от одной среды в другую через разделяющие их поверхно-сти, то сопротивление теплопередаче равно сумме сопротивлений тепло-передаче через границы раздела фаз и стенку, расположенную на пути рас-пространения тепловой энергии:

где R1 — термическое сопротивление теплопередаче от первой среды к по-верхности стенки, R1 = 1/α1; Rст — термическое сопротивление стенки, равное сумме сопротивлений ее слоев, Rст = δст/λст; R2 — термическое со-противление теплопередаче от стенки ко второй среде, R2 = 1/ α2.

Так как на поверхности перенос теплоты осуществляется конвекцией и излучением, то коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 должны учитывать суммарный эффект теплопередачи.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие виды передачи теплоты вам известны?

2. Теплопроводность. Дайте определение и поясните физический смысл.

3. В чем заключается сущность конвективного теплообмена?

4. В чем заключается сущность лучистого теплообмена?

5. Теплопередача. Дайте определение и поясните физический смысл.

Похожие статьи:

poznayka.org

Виды теплообмена

Теплопроводность

Передача тепла осуществляется путем переноса теплоты (внутренней энергии) при непосредственном соприкосновении тел с различной температурой. При этом энергия передается от одной частицы к другой в результате колебательного движения частиц и непосредственных соударений молекул. В твердых телах, обладающих упорядоченной молекулярной структурой, теплопроводность является основным видом распространения тепла. В газах и жидкостях из–за подвижности не только микрочастиц, но и микрообъемов вещества перенос тепла осуществляется также и другими способами.

Конвективный теплообмен (теплоотдача)

Процесс теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой происходит в жидкостях или газах от поверхности твердого тела или его поверхности одновременно конвекцией и теплопроводностью. От поверхности твердого тела к потоку жидкости теплота распространяется через пограничный слой за счет теплопроводности, а от пограничного слоя в ядро потока жидкости или газа – в основном конвекцией.

Различают теплоотдачу при свободной и вынужденной конвекции. Перемещение частиц жидкости или газа в объеме аппарата или теплообменных устройств в результате разности плотностей нагретых и холодных частиц жидкости или газа называется свободной или естественной конвекцией. Скорость естественной конвекции обусловлена физическими свойствами жидкости и разностью температур между горячими и холодными частицами, а также объемом, в котором происходит этот процесс.

Вынужденная, или принудительная, конвекция возникает под действием насоса или вентилятора и др. Она определяется физическими свойствами среды, скоростью ее движения, формой и размерами канала передвижения потока. При вынужденной конвекции теплообмен происходит значительно интенсивнее, чем при естественной. Передача тепла вынужденной конвекцией происходит, например, при перемешивании объема мешалкой.

Тепловое изучение (лучеиспускание)

Перенос теплоты осуществляется электромагнитными волнами. При этом происходит двойное преобразование энергии. Вначале энергия теплового движения молекул преобразуется в энергию электромагнитного излучения. Затем происходит поглощение электромагнитного излучения другим телом и превращение ее в энергию теплового движения молекул. Воздух, через который передается тепловое излучение, практически не нагревается.

Тепловое излучение подводит теплоту к глубине высушиваемого материала, а не к ее поверхности в связи с тем, что обладает проникающей способностью электромагнитных волн в данном диапазоне их длин. Теплоту переносят волны длиной 0,6–104 мкм. Этот диапазон охватывает красное, инфракрасное и сверхвысокочастотное (СВЧ) радиоволновое излучение.

Интенсивность теплового излучения резко возрастает с повышением температуры и при температурах, превышающих +600 °С, приобретает доминирующее значение по сравнению с другими способами передачи тепла.

<<< Читайте ранее

proiz-teh.ru

Виды теплообмена | Блог инженера теплоэнергетика

         Здраствуйте, друзья! В этой статье я хотел бы рассмотреть виды теплообмена на примере обычного отопительного радиатора. Часто приходится отвечать на вопросы на тему теплообмена, теплопередачи и оффлайн и через форму обратной связи на блоге, и замечаю, что не всегда собеседник понимает, как же передается тепловая энергия от теплоносителя (воды) через радиатор. Итак, какие же виды теплообмена существуют?

        Их собственно три — теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен (радиация). Рассмотрим последовательно все эти три вида теплообмена. Постараюсь рассказать об этом просто, без излишнего углубления в формулы и технические термины.

       Теплопроводность — это вид теплообмена, при котором происходит передача тепла от более нагретой части тела к менее нагретой. Так, на примере радиатора, процесс передачи тепловой энергии теплопроводностью происходит в металлической стенке отопительного прибора. То есть, нагретая вода протекая внутри радиатора, отдает часть своей тепловой энергии металлу теплопроводностью. Металл, в свою очередь, также отдает часть тепловой энергии  теплопроводностью окружающей среде, воздуху. У воздуха, правда, относительно невысокая теплопроводность.

        Именно так происходит процесс теплообмена теплопроводностью. Хотел бы здесь сказать еще про теплоотдачу и теплопередачу. Эти два термина часто путают. Теплоотдача — это перенос тепла от  греющего тела к стенке, либо перенос тепла от стенки к нагреваемому телу. Теплопередача — это в целом явление переноса теплоты от греющего тела к нагреваемому через разделительную стенку. Вообще теплоотдача и теплопередача имеют одну физическую природу, но все таки это различные понятия.

       Конвекция — это вид теплообмена в жидких и газообразных веществах, при котором горячие слои вещества в движении перемешиваются с более холодными и отдают им часть своего тепла. На примере радиатора это происходит так: воздух в помещении, нагреваясь у стенки радиатора, уходит вверх, вытесняя более холодный воздух (с большей массой вниз), затем холодный воздух нагревается и поднимается вверх, а остывший воздух ( с большей массой) уходит вниз. И так непрерывно происходит этот конвективный процесс. Есть такой вид отопительных приборов — конвекторы. Это фактически оребренные трубы.

В таких отопительных приборах большая часть передачи тепла происходит конвекцией, воздухообменом.

        И наконец, последний вид теплообмена — лучистый теплообмен, или радиация. Лучистый теплообмен — это переход тепла от одного тела к другому при помощи тепловых лучей. Этот вид теплообмена и подарил название отопительным приборам — радиаторам. В радиаторах значительная часть теплообмена происходит именно лучистым теплообменом.

      Рассмотрим подробнее, как это происходит. Горячий радиатор посылает во все стороны помещения тепловые лучи, которые содержат в себе особый вид тепловой энергии, называемой лучистой энергией. Причем эти тепловые лучи распространяли бы тепло, даже если в комнате не было воздуха. А это говорит о том, что радиационный теплообмен это особый вид теплообмена, отличный от например, конвекции.

       В случае с радиатором тепловые лучи ведут себя следующим образом. Они попадают на находящиеся в помещении предметы или человека, и превращаются в тепловую энергию. Отсюда и ощущение тепла. Вот почему, например, закрытые декоративной панелью радиаторы хуже обогревают помещение. Часть лучистой энергии в таком случае просто теряется на обогрев декоративной панели. 

       Характерный пример отопительных приборов, отдающих большую часть тепла лучистым теплообменом — это инфракрасные обогреватели.

teplosniks.ru

• 
  Автомобильные бензины
• 
  Блок цилиндра
• 
  Тема инструктажа по технике безопасности
• 
  Кран передвижной
• 
  Техника безопасности при малярных работах
• 
  Ремонт аккумуляторных батарей
• 
  Феникс машина
• 
  Дорога и автомобиль
• 
  Первичный вал коробки передач
• 
  Первичный вал коробки передач
• 
  Синхронизация с сетью генератора