Основные виды переноса теплоты

Основные виды переноса теплоты [c.228]

Поскольку в твердых телах основным видом переноса теплоты является кондукция, граничные условия четвертого рода используются для решения задач стационарной и нестационарной теплопроводности в многослойных телах с различными теплофизическими свойствами в каждом слое. Отметим, что решения задач нестационарной теплопроводности для слоисто-однородных тел в настоящее время все больше используются для изучения теплофизических свойств композиционных материалов, которые наиболее эффективно применяются в металлургии, авиационной и космической технике. [c.22]

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПЕРЕНОСА ТЕПЛОТЫ [c.8]

Известны три основных вида переноса теплоты теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Теплообмен всех этих видов может происходить одновременно, но при анализе процессов теплопередачи каждый из них целесообразно рассматривать в отдельности. [c.61]

Эффективный коэффициент диффузии />эф = П/) был определен выше [см. уравнение (2.101)]. Если учесть переходный вид диффузии в порах, то Z) в порах меньше молекулярного коэффициента диффузии D [уравнение (2.103)]. Примем />эф = 0,1Д Теплопроводность пористого катализатора по данным многочисленных исследований Хз 10Х, где X - теплопроводность заполняющего поры газа. Такой результат связан с тем, что структура пористого катализатора образована спекшимися, слипшимися микрочастицами. Точки контакта оказывают большое термическое сопротивление, и в переносе теплоты участвует прослойка газа, примыкающая к точкам контакта микрочастиц. Этим и объясняется тот факт, что теплопроводность пористого тела зависит в основном от теплопроводности заполняющего его газа и в значительно меньшей степени зависит от [c.98]

Обычно в теплообменниках происходит сочетание рассмотренных видов переноса теплоты, причем в разных частях аппарата это сочетание может происходить по-разному. Например, в паровом котле от топочных газов к поверхности кипятильных трубок теплота передается всеми видами переноса - тепловым излучением, конвекцией, теплопроводностью от внешней поверхности через слой сажи, металлическую стенку и слой накипи - только теплопроводностью и, наконец, от внутренней поверхности к кипящей воде теплота передается в основном конвекцией. Следовательно, отдельные виды теплопереноса в теплообменной аппаратуре протекают в самом различном сочетании, и разделить их между собой зачастую очень сложно. Поэтому в инженерных расчетах обычно рассматривают процесс переноса теплоты как одно целое. [c.264]

Структура критериев теплового подобия может быть получена из основного дифференциального уравнения конвективно-кондуктивного теплообмена (3.47а) методом почленного деления отдельных слагаемых уравнения, имеющих отмеченный ранее физический смысл. Вывод проще выполнить на базе одномерного уравнения (3.50), так как физический смысл слагаемых не зависит от числа и вида пространственных координат. Так, деление конвективного слагаемого на кондуктивное дает выражение, которое называют критерием Пекле. Смысл критерия Пекле - это мера отношения интенсивностей конвективного и кондуктивного переносов теплоты в потоке теплоносителя [c.233]

Явление теплопроводности состоит в том, что перенос теплоты происходит путем непосредственного соприкосновения между микрочастицами (молекулами, атомами, электронами) - от частиц с большей энергией к частицам с меньшей энергией, т.е. процесс переноса теплоты теплопроводностью протекает по молекулярному механизму. В подвижных средах (жидкость, газ) при турбулентном режиме движения потока молекулярный механизм переноса теплоты, т. е. теплопроводность, имеет существенное значение в тонких, пограничных с твердой стенкой слоях. При ламинарном движении потока или в неподвижной жидкости теплопроводность может быть основным видом переноса теплоты. Поскольку теплопроводность-явление молекулярное, то на скорость процесса переноса теплоты теплопроводностью существенное влияние оказывают структура и свойства вещества (например, для подвижных сред - вязкость, плотность и др.). В твердых телах, например в диэлектриках, перенос энергии осуществляется фононами, в металлах - электронами. [c.263]

Основы кинетики процесса сушки. Процесс переноса влаги из внутренних зон влажного материала в поток сушильного агента обычно рассматривают как состоящий из двух основных стадий 1) переноса из внутренних слоев к наружной поверхности материала в виде жидкой и паровой фаз 2) переноса паров от наружной поверхности в основной поток сушильного агента. Подвод теплоты в процессах термической сушки может лимитироваться скоростью его переноса от сушильного агента к наружной поверхности материала и скоростью переноса теплоты внутри влажного материала. [c.143]

При турбулентном режиме частицы жидкости или газа, быстро двигаясь в поперечном сечении потока, не ударяются непосредственно о стенку, а действуют на пограничный слой и отдают ему свою теплоту. Дальнейшая передача теплоты стенке происходит в основном путем теплопроводности. При этом пограничный слой представляет собой основное сопротивление процессу. Такой вид переноса теплоты называют теплоотдачей. При ламинарном режиме пограничный слой как бы разрастается до заполнения всего сечения канала слоистой струей, и конвекция сводится к одному направлению - стенке. При этом перенос теплоты [c.277]

Каждому виду переноса теплоты отвечают свои понятийный аппарат и математическое описание — в этом основное содержание данной главы. В расчетных целях иногда удобно один вид теплопереноса представить в терминах и символах другого, т.е. произвести подмену задачи — тогда говорят об эквивалентных (условных, эф( ктивных) представлениях. [c.476]

Энергия активации диффузионного процесса по данным авторов мало отличалась от теплоты адсорбции, т. е. определяющей ступенью в скорости переноса является десорбция гептана с поверхности частиц. Расстояние между частицами сажи, по оценке авторов, исходя из плотности упаковки, составляло 500 А, в то время как длина свободного пути молекул гептана при 15° С и р = 5-10 мм рт. ст. составляет 0,2 мм, т. е. в 4000 раз больше. Таким образом, основным видом переноса гептана в слое из частиц сажи являлась кнудсеновская диффузия. При этом, как отмечают авторы, не исключается возможность поверхностной миграции на индивидуальных частицах, но так как площадки контакта между частицами малы, то через эти площадки может переместиться лишь малая доля молекул, и, следовательно, этот вид переноса не является определяющим для скорости процесса. [c.146]

Введенные в указанных разделах понятия и соотношения будут конкретизированы в настоящей главе в аспекте переноса теплоты. При этом последовательно будут рассмотрены основные закономерности различных видов теплопереноса. [c.478]

Величины изменений функций сохранения энергии определяются собственно теплотой, работой и переносом массы. Основная характеристика такого вида — это внутренняя энергия и, которая связана с другими характеристиками в объединенной формулировке первого и второго законов термодинамики [c.117]

Более сложная физическая природа элементов указанных макросистем — основная причина того, что для большей части этих систем вид динамических уравнений, описывающих изменение во времени обобщенных координат, до настоящего времени недостаточно обоснован. Трудность обоснования вида этих уравнений связана прежде всего с тем, что при их выводе необходимо рассматривать в общем случае сложный комплекс разнообразных и взаимосвязанных физических и химических процессов, обусловливающих изменение во времени обобщенных координат (например, процессы переноса теплоты, массы и импульса, протекающие в пределах каждой из фаз и на межфазных границах). [c.46]

Существует ряд причин, почему второе начало термодинамики относится к числу наиболее трудных для изучения законов физики. Одна из них состоит в том, что второе начало было впервые сформулировано в виде некоторого суждения (постулата) о свойствах тепловых машин, следствием которого явился вывод о существовании новой функции состояния — энтропии 5, которая определяется из уравнения (1,21) и в явлениях теплообмена играет такую же роль, как объем системы V при рассмотрении работы расширения. В качестве такого постулата выступает, например, утверждение невозможно построить периодически действующую машину, работающую за счет переноса теплоты от менее нагретых тел к более нагретым . В отличие от большинства основных законов физики фактическое содержание второго начала — существование функции состояния энтропии 5 — отделено от исходного постулата длинной цепью логических построений, а из самого постулата далеко не ясен его физический смысл. Этим же объясняется то, что можно привести ряд внешне совсем не схожих утверждений, которые с равным ос- [c.20]

Вначале разберем вопрос (уже слегка затронутый ранее) о характере соответствия между величиной, называемой количеством теплоты, и величинами механической природы. Понятие количества теплоты сложилось в рамках калориметрии, т. е. в системе соотношений, совершенно не связанных с зависимостями механической природы. При исследовании процессов перераспределения тепла в чистом виде (перенос тепла в твердом теле или в потоке жидкости умеренной скорости), когда первоначальное калориметрическое представление о теплоте не вступает в противоречие с физическим содержанием задачи, количество теплоты следует отнести к числу первичных величин. Если же существенны эффекты взаимного преобразования теплоты и работы, то обязательной становится энергетическая концепция теплоты со всеми вытекающими отсюда последствиями. В частности, возникает дилемма 1) либо количество теплоты подлежит переводу в разряд вторичных величин, и в таком случае принятая для нее основная единица измерения (например, калория) должна быть заменена производной единицей, принятой для работы (например, джоулем) 2) либо количество теплоты оставляется в числе первичных величин (с сохранением первоначальной единицы измерения), и одновременно в круг величин, существенных для процесса, включается размерная постоянная (механический эквивалент теплоты) с размерностью В современной практике широко распространены оба решения, хотя перевод количества теплоты в разряд вторичных величин (замена калории джоулем) не создает никаких осложнений, в связи с чем принципиальные преиму- [c.239]

Таким образом, теплота не сопровождающегося протонированием переноса незаряженного основания из инертного растворителя в кислый раствор линейно связана с Ац°° и, следовательно, с теплотой кислотно-основного превращения. Это не удивительно, если иметь в виду образование водородных связей между основанием и сильнокислыми компонентами концентрированной серной кислоты. [c.387]

Основные типовые виды теплоотдачи и конкретные результаты экспериментального исследования интенсивности теплообмена являются предметом подробного рассмотрения в последующих разделах настоящей главы. Предварительно же следует отметить, что и при экспериментальном изучении процессов теплоотдачи, и при интерпретации результатов исследования важную роль играет полученное дифференциальное уравнение конвективно-кондуктивного теплообмена (3.47). Это связано с тем, что в самом уравнении заключено основное, наиболее общее для всех случаев физическое содержание процессов теплообмена, т. е. закон сохранения теплоты и основные элементарные виды ее переноса. В частности, практически наиболее важная роль уравнения (3.47) состоит в том, что из него могут быть получены обобщенные переменные и обобщенные параметры, описывающие в общем случае процессы теплообмена. Использование таких обобщенных величин (критериев подобия) весьма значительно сокращает объем необходимой экспериментальной работы и позволяет представлять получаемые опытные данные по интенсивности теплообмена в компактном обобщенном виде - в виде связи между критериями подобия. Явный вид такого рода критериальных расчетных соотношений (см. да- [c.232]

В качестве внешних условий обычно принимаются питание колонны с учетом количественных и качественных характеристик количество теплоты, подводимой к кипятильнику и отводимой от дефлегматора. Внешние условия ь огут быть связаны между собой или внутренними параметрами процесса, или дополнительными соотношениями, которые также включаются в систему в виде уравнений модели. Основными являются уравнения, описывающие внутреннюю задачу, т. е. отражающие процесс межфазного переноса компонентов разделяемой смеси. С помощью этих уравнений можно определять состав паровой фазы над тарелкой, жидкости на ней и состав поступающего на нее пара и уходящей жидкости. [c.199]

Из возбужденного состояния молекула хлорофилла может переходить в основное. При этом ее дезактивация (потеря энергии) может происходить путем флюоресценции, без излучательяого рассеивания эвергии в виде теплоты, переноса энергии на другие молекулы, в частности на другие молекулы хлорофилла, потери возбужденного электрова — химического взаимодействия. При переходе электрона из триплетЕОГО состояния в основное энергия может выделяться в виде фосфоресценции (длительного свечения), в виде теплоты и использоваться на фотохимическую работу с потерей электропа. [c.122]

Металлы и сплавы. В металлах основным передатчиком теплоты являются свободные электроны, которые можно уподобить идеальному одноатомному газу. Передача теплоты при помощи колебательных движений атомов нлн. в виде упругих звуковых волн не исключается, но ее доля незначительна по сравнению с переносом энергии электронным газом. Вследствие движения свободных электронов происходит выравнивание температуры во всех точках нагревающегося или охлаждающегося металла. Свободные электроны движутся как из областей, более нагретых, в области, менее нагретые, так и в обратном направлении. [c.15]

Теплообмен в топках котлов. Инженерные методы расчета теплообмена в топках, рекомендованные нормативными материалами [15.18], базируются на числах подобия, полученных из рассмотрения уравнений энергии и переноса энергии излучения. Основная доля теплоты передается поверхностям нагрева, размещаемым в топках, посредством излучения. Излучающей средой являются трехатомные газы и взвешенные в них частицы золы, сажи и топлива. Различают три вида пламени в топочных камерах несветящееся пламя, получающееся при сжигании газообразных топлив, а также при слоевом сжигании антрацитов и тощих углей полусветящееся пламя—при камерном сжигании топлив, бедных летучими (антрациты и тощие угли) светящееся пламя — при камерном сжигании твердых топлив, богатых летучими. [c.294]

Как известно, при отсутствии конвекции основными видами переноса теплоты через слой исследуемой жидкости являются кондукция и излучение. Обычно считают, что влияние излучения в условиях измерений коэффициента теплопроводностт в тонки.х слоях жидкостей (/1=0,3 -1 мм) при комнатных температурах ничтожно мало и поэтому при обработке результатов измерений поправку на излучение не вводят. При более высоких температурах излучение может оказать влияние на измерения коэффициента теплопроводности. [c.176]

Виды теплопереноса, рассмотренные в гл. 6, в реальных теплообменных аппаратах встречаются в различных сочетаниях в форме сложного теплопереноса. Его математическое описание определяется присутствием тех или иных видов переноса теплоты, способом их сочетания, направлением и структурой потоков теплоносителей, их агрегатным состоянием и характером изменения последнего, стационарностью или нестацио-нарностью теплопереноса (или его элементарных актов), некоторыми особенностями теплообменных поверхностей и рядом других обстоятельств. Изучение основных закономерностей сложного теплопереноса является предметом настоящей главы. Первоначально в ней дана классификация теплообменников, затем последовательно рассмотрены теплопередача и теплообмен. [c.523]

Под теплопроводностью понимают перенос теплоты вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (молекул, атомов), непосредственно соприкасающихся друг с другом. В твердых телах, обладающих упорядоченной молекулярной структурой, теплопроводность является основным видом распространения теплоты. В газах и жидкостях в силу подвижности не только микрочастиц, но и макрообъемов вещества перенос теплоты осуществляется также другими способами. [c.109]

Учитывая, что теплоты гидратации для большинства процессов, связанных с передачей заряда, порядка сотен килокалорий, нетрудно видеть, что перенос электрона на большое расстояние невозможен. Действительно, во время реакции необходимо очень тесное сближение ионов, так как в противном случае для переноса заряда потребуется преодоление большого сольватациопного барьера. Возможно, более тесное сближение ионных частпц сводит к минимуму сольватационной барьер и ограничивает перераспределение растворителя в основном первой и второй оболочкой вокруг ионов. [c.504]

Во многих работах по определению коэффициентов внутрикристаллической диффузии адсорбционно-кинетическими методами а priori предполагается, что процесс лимитируется диффузией в кристаллах. Однако анализ большого числа экспериментальных данных по кинетике адсорбции микропористыми адсорбентами показывает, что в каждом конкретном случае необходимо проводить тщательную проверку относительной роли различных видов массопереноса, учитывая внутрикристаллическую диффузию, сопротивление на поверхности кристаллов, перенос в транспортных порах гранул, скорость подвода адсорбтива к грануле адсорбента, а также скорость рассеивания теплоты, выделяющейся при адсорбции. В наших исследованиях основное внимание уделялось изучению влияния диффузии в транспортных порах и роли конечной скорости рассеивания теплоты адсорбции. В этой целью одновременно с изучением кинетики адсорбции на гранулах различного размера проводились измерения изменения температуры адсорбента. [c.111]

Скорость отвода скрытой теплоты кристаллизации. Если к растущей грани подводятся, помимо пара основного вещества, посторонние (инертные) газы, то создаются принципиально новые условия роста по сравнению со случаем, когда кристалл растет только в присутствии пара основного вещества. Инертный газ часто вводится для ускорения процесса переноса основного вещества. Но при этом меняются условия переноса тепла в системе, что крайне существенно, ибо отвод тепла необходим для осуществления кристаллизации. Отвод тепла от фронта кристаллизации возможен, во-первых, через газовую фазу (излучение, теплопроводность и др.), во-вторых, через твердую фазу — через кристалл и подложку. Принято считать, что по мере увеличения отдачи тепла через газовую фазу кристалл будет стремиться вытянуться в направлении газового объема, т. е. перпендикулярно подложке. Кремхеллером было найдено, что при малой скорости транспортирующего потока гелия сульфид цинка растет в виде стержня (Н > О), при большой — в виде пластинки (й > О). [c.621]

Охлаждение поверхности, вызванное испарением, яредстав-ляет собой основную потерю тепла в атмосферу, которая необходима, чтобы уравновесить его поступление за счет радиационного нагрева. Тепло, отбираемое от поверхности, возвращается обратно в более высокие слои атмосферы, когда водяной пар конденсируется. Это создает вертикальный перенос тепла, требуемый условием радиационного баланса. Средняя интенсивность испарения над океаном, которая обеспечивает этот перенос, равна примерно 1 м/год (3 мм/сутки). Одиако 1шли-чество воды в атмосфере в любой момент невелико. Если она выпадет в виде осадков, то покроет земную поверхность слоем толщиной 23 мм. (Это эквивалентно количеству скрытой теплоты в атмосфере в расчете на единицу площади, равному 5,7X10 Дж/м . Эту величину для северного полушария вычислил Оорт [602, табл. 1]. Изменение теплосодержания на эту величину изменило бы температуру атмосферы иа 6°.) Деля толщину слоя иа среднюю скорость испарения, получаем, что среднее время пребывания водяного пара в атмосфере около 1 недели. [c.44]