Топлинния поток 1

топлинния поток

Количеството топлина, минаваща през дадена повърхност на единица време се нарича Р. вата на топлинния поток.

Количеството топлина за единица площ за единица време се нарича плътността на топлинния поток и специфичен топлинен поток и характеризира интензивността на топлообмен.

Q плътност на топлинния поток. насочена по нормалата към повърхността на изотермични в посока, обратна на градиента на температурата, т.е.. е. в посока на намаляване на температурата.

Ако известно разпределение р на повърхността Е. общото количество топлина Qτ. преминава през повърхността по време τ. там с уравнението:

и топлинния поток:

Ако стойността на р е постоянна през въпросната повърхност, а след това:

закон на Фурие

Този закон определя поток топлина при пренос на топлина чрез проводимост. . Френски учен Ж. Б. Fure създадена през 1807 г., че плътността на топлинния поток през изолирана повърхност е пропорционално на градиента на температура:

знак минус в (9.6) показва, че потокът на топлина е насочена в посока, обратна на градиента на температура (вж. фиг. 9.1.).

Плътността на топлинния поток в произволна посока L представлява проекцията на тази посока на потока на топлина в нормалната посока:

коефициент на топлопроводимост

ДълЖината Коефициентът. W / (m · K) в уравнение право Фурие е числено равна на плътността на топлинния поток, когато температурата на един Келвин (градуси) на единица дължина. Коефициент на топлопроводимост на различни вещества зависи от техните физични свойства. За специфична стойност на топлопроводността на тялото зависи от структурата на тялото, неговото обемно тегло, съдържание на влага, химически състав, налягане и температура. В инженерни изчисления λ стойност е взета от таблиците с поглед нагоре, трябва освен това да гарантира, че условията за които е даден в стойността на масата на топлопроводимост, условията отговарят на изчисленото задачата.

Особено топлопроводността силно зависи от температурата. За повечето материали, както показва опитът, тази връзка може да бъде изразена като линейна формула:

където λo - топлопроводимост при 0 ° С;

β - температурен коефициент.

Коефициент на топлопроводимост на газове. и по-специално пара е силно зависим от налягане. Цифровата стойност на топлопроводността на различни материали варира в много широк диапазон - от 425 W / (m · K) на среброто, до стойности от порядъка на 0,01 W / (m · K) на газа. Това е така, защото топлопроводимост на механизъм за пренос на топлина в разнообразие от различни физически среди.

Метали са най-важният топлопроводимост. Топлопроводимостта на метали се намалява с повишаване на температурата и намалява драстично в присъствието на тези примеси и легиращи елементи. По този начин, термичната проводимост на чиста мед е 390 W / (m · K), и мед със следи от арсен - 140 W / (m · K). Топлопроводимостта на чисто желязо от 70 W / (m · K), стомана с 0.5% въглерод - 50 W / (MK), неръждаема стомана с 18% хром и 9% никел - само 16 W / (m · K).

Зависимостта на топлопроводността на някои метали на температурата е показана на Фиг. 9.2.

Газовете, имат ниска топлопроводимост (от порядъка на 0,01. 1 W / (m · K)), което увеличава силно с повишаване на температурата.

Топлопроводимостта на течности се влошава с повишаване на температурата. Изключения са вода и глицерол. Като цяло, термичната проводимост на капчиците течности (вода, масло, глицерин) е по-висока от газ, но по-ниска от твърдите вещества, е в границите от 0,1 до 0,7 W / (m · K).

Фиг. 9.2. Влияние на температурата върху коефициента на топлопроводимост на метали