шпаргалка

Физические основы тепловых преобразователей.

[ Назад ]



Основным уравнением теплового преобразования является уравнение теплового баланса, физический смысл которого заключается в том, что вся теплота, поступающая к преобразователю, идет на повышение его теплосодержания Qтс и следовательно, если теплосодержание преобразователя остаётся неизменным (не меняется температура и агрегатное состояние), то количество поступающих в единицу времени теплоты равно количеству отдаваемой теплоты. Теплота, поступающая к преобразователю, является суммой количества теплоты Qэ, создаваемой в результате выделения в нем электрической мощности и количества теплоты Qто, поступающей в преобразователь или отдаваемое им в результате теплообмена с окружающей средой. Теплосодержание при неизменном агрегатном состоянии вещества зависит от массы «m» и удельной теплоемкости «c» материала преобразователя и связано с температурой



Теплообмен осуществляется тремя способами:

1) посредством теплопроводности;

2) посредством конвекции;

3) посредством теплового излучения;

На практике обычно имеет место комбинация этих способов.

Теплообмен посредством теплопроводности:

При нем происходит перенос тепловой энергии только путем взаимодействия частиц, находящихся в непосредственном соприкосновении друг с другом и имеющих различную температуру. В чистом виде теплообмен путем теплопроводности имеет место только в твердых телах. Распространение теплоты путем теплопроводности определяется законом Фурье:

g=-Ляgrad тет

g - тепловой поток, представляющий собой количество теплоты, переданное в единицу времени через единицу поверхности.



Ля - теплопроводность





Теплопроводность зависит от природы и физического состояния вещества. В анизотропных телах она зависит кроме того от направления распространения теплоты. Лучшими проводниками теплоты являются металлы, наименьшей теплопроводностью обладают газы. Для газов теплопроводность зависит не только от состава газа, но и от температуры при большом разряжении от давления.

Полный тепловой поток созданный разностью температур определяется формулой:



Gтет - тепловая проводимость среды.

Rтет - тепловое (термическое) сопротивление среды.

Тепловая проводимость среды зависит от теплопроводности, определяемой по справочным данным из геометрических соотношений и для её расчета можно использовать аналогичные формулы электропроводимости, заменив удельную проводимость теплопроводностью.

Тепловая проводимость плоской стенки:



S - площадь стенки;

бет - толщина стенки;

Тепловая проводимость цилиндрической стенки:



l - длина цилиндра;

d1 - внешний диметр стенок цилиндра;

d2 - внутренний диаметр стенок цилиндра;

Теплообмен посредством конвекции совершается путем перемещения материальных частиц и может иметь место только в жидкостях или газах. Если причиной движения потоков жидкости или газа является неодинаковая плотность среды, вызванная разностью температур, то говорят о естественной конвекции. Движение потоков под действием внешних причин вызывает вынужденную конвекцию. Полный тепловой поток в этом случае определяется формулой Ньютона:



gто - тепловой поток теплоотдачи;

Е - коэффициент теплоотдачи;



S - площадь поверхности тела;

Дтет - разность температур окружающей среды и тела;

Е при естественной и вынужденной конвекции рассчитывается на основании теории теплового и геометрического подобий.

Тепловое излучение- поток электромагнитных волн, излучаемых телом за счет его тепловой энергии и полностью или частично поглощаемых другими телами.

Разность между излучаемой и поглощаемой телом лучистой энергии отлична от нуля, если температура тел, участвующих во взаимном обмене лучистой энергии, различна. По закону Стефана-Больцмана полное количество энергии, излучаемой в единицу времени единицей поверхности, имеющей температуру , равно:



сиг0 - константа излучения абсолютно черного тела.

В технических расчетах этот закон применяется в более удобной форме:





С0 – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.

Закон Стефана-Больцмана применим к реальным (серым) телам, но их коэффициент лучеиспускания рассчитывается с учетом относительной излучательной способности или степени черноты тела .



Еэффективное – извне падающее эффективное значение окружающих тел.

При выводе формул лучистого теплообмена между телами необходимо учитывать кроме лучеиспускательной, поглощательной и отражательной способности тел их размеры и направления излучений. Относительно простые формулы могут быть выведены для обмена теплом между плоскими параллельными поверхностями и между двумя поверхностями в замкнутом пространстве, когда одна из поверхностей охватывает другую обязательно выпуклую поверхность.



КАТЕГОРИИ:

Network | английский | архитектура эвм | астрономия | аудит | биология | вычислительная математика | география | Гражданское право | демография | дискретная математика | законодательство | история | квантовая физика | компиляторы | КСЕ - Концепция современного естествознания | культурология | линейная алгебра | литература | математическая статистика | математический анализ | Международный стандарт финансовой отчетности МСФО | менеджмент | метрология | механика | немецкий | неорганическая химия | ОБЖ | общая физика | операционные системы | оптимизация в сапр | органическая химия | педагогика | политология | правоведение | прочие дисциплины | психология (методы) | радиоэлектроника | религия | русский | сертификация | сопромат | социология | теория вероятностей | управление в технических системах | физкультура | философия | фотография | французский | школьная математика | экология | экономика | экономика (словарь) | язык Assembler | язык Basic, VB | язык Pascal | язык Си, Си++ |