Температурне поле, градієнт температури, тепловий потік.

Передача теплоти шляхом безпосереднього контакту мікрочастинок або частинками одного тіла з різною температурою називається теплопровідністю.

Конвективний теплообмін – переміщення великих частинок в просторі і в часі.

Температурне поле – сукупність значень температур в даний момент часу у всіх точках виділеної для спостереження частини простору.

Температурне поле в якому температура не залежить від часу називається стаціонарним. Якщо залежить від часу – нестаціонарним.

Сукупність точок з однаковою температурою в даний момент часу називається ізотермічною поверхнею.

Що таке тепловий потік. Якщо ми візьмемо якусь поверхню в межах тіла і зафіксуємо що через цю поверхню проходить кількість теплоти в кількості Дж, і ця кількість теплоти передається за період часу , с. То відношення цієї кількості теплоти до відрізку часу за який ця теплота передана позначається і називається тепловим потоком. .

На практиці відносять часто тепловий потік до поверхні: - питомий поверхневий тепловий потік або густина теплового потоку. . Якщо віднести тепловий потік наприклад циліндричної поверхні не до її площі а до довжини твірної циліндричної поверхні - питомий лінійний тепловий потік. .

 

Закон Фур’є

В загальному випадку закон Фур’є виглядає так . Отже за Фур’є тепловий потік який передається теплопровідністю пропорційний ( коефіцієнт пропорційності) до площі поверхні через яку від передається та до температурного градієнту. Знак – що стоїть в правій частині рівняння показує що вектори мають протилежну напрямленість. Коефіцієнт пропорційності - коефіцієнт теплопровідності. Фізичний зміст його – тепловий потік, який передається через ізотермічну поверхню в 1 м² при градієнті температури і 1 К/м.

 

Теплопровідність плоскої стінки

 

.

 

 

Теплопровідність циліндричної стінки.

.

 

Багатошарова стінка

.

 

Розділ 2 Конвективний теплообмін

Природна і вимушена конвекція

Теплообмін між твердою поверхнею та теплоносієм який здатен текти, що здійснюється одночасно шляхом переміщення теплоносія в просторі та за рахунок теплопровідності називається конвективним теплообміном або тепловіддачею.

 

рівняння Ньютона-Ріхмана. або

. Коефіцієнт тепловіддачі – тепловий потік який передається через одиницю виділеної поверхні при різниці температур твердої поверхні і теплоносія в один градус.

 

Основи теорії подібності

експериментальним шляхом.

Перша: подібні явища мають однакові критерії подібності.

Критерії подібності – безрозмірні комплекси, які однакові для всього класу подібних явищ. Вони виводяться з диференціальних або інтегральних рівнянь, що описують дане явище. Які існують критерії подібності зупинимося пізніше.

Друга теорема: будь-яка залежність між величинами, які характеризують подібні явища може бути замінена залежністю між критеріями подібності. Остання залежність – критеріальне рівняння. . Теорема показує як треба обробляти отримані дослідні дані (яку форму критеріального рівняння вибрати).

Треті теорема: Подібні ті явища, умови однозначності яких подібні, а критерії подібності які складені з умов однозначності чисельно рівні. Або подібні ті явища у яких однойменні критерії подібності одинакові.