Читайте также:
|
1.Геометрические условия – характеризует линейные размеры объекта (длинна, ширина, высота);
2.Физические условия – характеризуют материал (коэффициент теплопроводности, плотность, агрегатное состояние);
3.Временные условия (начальные) – характеризует распределение температуры в начальный момент времени;
4.Граничные условия – определяют условия взаимодействия на границах периода объекта.
Граничные условия делятся на:
-граничные условия первого рода – задаётся постоянное распределение температуры;
-граничные условия второго рода – определяют постоянную величину теплового потока;
-граничные условия третьего рода – определяются законом теплообмена между поверхностью и окружающей средой.
Пример теплопроводности: при нагревании арматуры с одного конца с помощью пламени газовой горелки, будет видно как нагреваемая часть арматуры становится горячей. Одновременно по длине арматуры будет передаваться тепловая энергия и если замерять температуру по всей длине арматуры, то будет видно, что при увеличении температуры одной части, противоположная часть будет также нагреваться. Это значит, что тепловая энергия передаётся по длине арматуры, и на некотором расстоянии от нагреваемого конца распространяется свечение (с удалением от места нагрева все менее интенсивное).
Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения DТ/Dx разности температур на концах арматуры к расстоянию между ними. Интенсивность теплопередачи зависит также от площади поперечного сечения стержня (в м2) и коэффициента теплопроводности материала [в соответствующих единицах Вт/(м2*градус)]. Соотношение между этими величинами было выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:
q = – кА (∆Т / ∆х)
где:
Q – тепловой поток;
K – коэффициент теплопроводности;
A – площадь поперечного сечения стержня;
Это соотношение называется как закон теплопроводности Фурье; знак «минус» обозначает на то, что тепловая энергия передается в направлении, обратном градиенту температуры, то есть от более нагретому к менее нагретому.
Из закона Фурье видно, что тепловой поток можно снизить, уменьшив одну из величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры.
Для отапливаемых зданий в зимних условиях площадь и градиент температуры практически постоянны, и следовательно для того чтобы в помещениях поддерживалась требуемая нормативная температура воздуха, остается только влиять на коэффициент теплопроводности, т.е. уменьшать теплопроводность наружных стен, или улучшать их теплоизоляцию.
Ниже таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и материалов. Из этой таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем воздух и пористые материалы.
Теплопроводность металлов обусловлена колебаниями кристаллической решетки и движением большого числа свободных электронов (называемых иногда как электронный газ). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или медь) являются также хорошими проводниками электрической энергии.
Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при понижении температуры материала ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление называется сверхпроводимость. Сверхпроводимость используется для повышения эффективности работы многих электрических и тепловых устройств – от приборов микроэлектроники, микросхем до линий электропередачи и больших электромагнитов.
14.
Явление внутреннего трения (вязкости) связано с возникновением сил трения между двумя слоями газа (или жидкости), перемещающимися параллельно друг другу с различными по величине скоростями. Причиной внутреннего трения является перенос молекулами количества движения из одного слоя газа к другому. Можно сказать: внутреннее трение - явление переноса количества движения от быстро движущихся к медленнее движущимся частям газа. В случае одномерной задачи V=V(x) уравнение внутреннего трения (вязкости) записывается в виде
F = -hdV/dx, (3.32)
которое называется уравнением Ньютона для вязкости и читается следующим образом: сила внутреннего трения при движении слоев в газе прямо пропорциональна градиенту скорости (dV/dx). Считается, что сила действует на единицу площади поверхностного слоя; градиент скорости направлен в перпендикулярном к поверхности слоя направлении и h (кг/м с) - коэффициент вязкости. Знак минуc в (3.32) указывает, что сила внутреннего трения направлена против градиента скорости. Согласно кинетической теории коэффициент вязкости пропорционален средней скорости теплового движения молекул; их средней длине свободного пробега и плотности газа. Коэффициент вязкости слабо зависит от давления и возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры. Приведенная выше формула для? определяет динамическую вязкость, которая равна силе внутреннего трения, действующей на единицу площади поверхностного слоя при градиенте скорости равном единице. Для описания внутреннего трения в жидкостях вводится величина, n = c /r, называемая кинематической вязкостью. Между коэффициентами переноса существует достаточно простая связь:
h = r D; c = r DCV; c = h CV. (3.33)
15.
Метод Пуазейля.* Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Рассмотрим капилляр радиусом R и длиной l. В жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом r и толщиной dr (рис. 54). Сила внутреннего трения (см. (31.1)), действующая на боковую поверхность этого слоя,
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 115 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |