Общие сведения о теплопередачи.

Теплопередачей, называется теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними.

В свою очередь теплообмен есть самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве, обусловленный неоднородным полем температуры. Различают три вида теплообмена.

- теплопроводимость, который реализуется за счёт энергии теплового движения микрочастиц (колебания молекул) в неподвижной среде (например, металлический стержень, когда нагревается его один конец, а тепло распространяется по всему стержню),

- конвекция – за счёт движения частиц несущих тепло в жидкостях, газах и сыпучих средах (например, вентилятор гонит поток воздуха через нагретую поверхность или стенку),

- лучистый теплообмен (радиационный теплообмен), осуществляется в результате процессов превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, её переноса и поглощения другим веществом.(например, распространение тепла от костра, печи).

На практике теплообмен осуществляется тремя видами одновременно и разделить их невозможно.

Движущей силой переноса тепловой энергии является разность температур Т в различных точках системы. Распределение величины температуры в объёме рассматриваемой среды выражается функцией Т=Т(x,y,z,t), которое определяет поле температуры.

Экспериментальными исследованиями установлено, что количество переносимой теплоты пропорционально градиенту температуры, которое известно как закон Фурье.

, ( 5-1)

где q - поток теплоты, отнесенный к единице поверхности (плотность теплового потока);

Т(х,t) - температура, функция координаты и время в дальнейшем их опускаем;

х - направление теплопередачи;

l - коэффициент теплопроводности, характеризующий свойство вещества.

Величина l определяет скорость переноса теплоты. Это свойство вещества называют транспортными.

Знак «-» означает, что потоки направлены в сторону уменьшения температуры. Количество теплоты через заданную поверхность S определяется как

. (5-2)

В общем случае l меняет своё значение с изменением параметров состояния вещества, однако в ограниченных интервалах изменения параметров системы их можно считать постоянными.