ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА– это уравнение, связывающее макроскопический параметр состояния газа – его давление – с микроскопическими параметрами газа – массой молекулы, концентрацией молекул и их средней квадратичной скоростью: давление пропорционально массе молекулы, их концентрации и квадрату средней квадратичной скорости. Коэффициент пропорциональности равен 1/3.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО–КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ (МКТ)
1. Все тела состоят из огромного числа частиц (молекул, атомов или ионов), между которыми есть промежутки.
2. Частицы вещества непрерывно и хаотически движутся.
3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются на небольших расстояниях (сравнимых с размером частиц) и отталкиваются, когда эти расстояния уменьшаются.
ПРИНЦИП ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ – БРАУНА– внешнее воздействие, выводящее систему из состояния равновесия, вызывает в ней такие процессы, которые стремятся ослабить результат этого воздействия. Принцип Ле Шателье–Брауна является важным термодинамическим принципом, позволяющим предвидеть направление течения процесса в системе, когда она выведена внешним воздействием из состояния устойчивого термодинамического равновесия.
РАБОТА (в термодинамике)– это изменение внутренней энергии системы, связанное с изменением ее объема и расположения ее частей относительно друг друга. Например, ударяя по куску свинца молотком, сгибая и разгибая проволоку или сжимая находящийся под поршнем в цилиндре газ, мы каждый раз совершаем над системой работу и тем самым изменяем ее внутреннюю энергию. Мерой изменения внутренней энергии при этом является величина совершенной работы. Работа газа положительна при расширении газа и отрицательна при его сжатии.
ТЕПЛОВОЕ РАВНОВЕСИЕ– это состояние системы, при котором ее макроскопические параметры с течением времени не меняются. При тепловом равновесии прекращаются все процессы, связанные с изменением этих параметров: не меняются объем и давление, не происходит теплообмен, отсутствуют взаимные превращения газов, жидкостей и твердых тел, прекращаются химические реакции, диффузия и т. д. Состояние теплового равновесия системы характеризуется одинаковой для всех частей этой системы температурой. Согласно нулевому началу термодинамики любая изолированная макроскопическая система рано или поздно приходит в состояние теплового равновесия и самопроизвольно выйти из него уже не может.
ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ– это изменение размеров тела в процессе его нагревания. Большинство тел в процессе нагревания расширяется, но существуют и исключения. Например, вода при изменении температуры от 0 до 4 оC при атмосферном давлении сжимается. В процессе увеличения линейных размеров тела меняется и его объем (объемное расширение). В пределах небольшого интервала температур можно говорить об изменении длины и объема тел пропорционально температуре и ввести линейный коэффициент расширения.
ТРОЙНАЯ ТОЧКА– это состояние теплового равновесия вещества, в котором оно одновременно может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях. Тройной точке воды соответствует давление 611 Па и температура 0,01 оС (или 273,16 К).
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ – это скалярная физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при постоянной температуре. Единицей удельной теплоты парообразования в СИ является Дж/кг.
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПЛАВЛЕНИЯ– это скалярная физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры. Единицей удельной теплоты плавления в СИ является Дж/кг.
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА– это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг. Единицей удельной теплоты сгорания топлива в СИ является Дж/кг.
УРАВНЕНИЕ МЕНДЕЛЕЕВА–КЛАПЕЙРОНА– это уравнение состояния идеального газа, связывающее давление, объем, температуру, массу и молярную массу газа.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ (в термодинамике)– это уравнение, выражающее связь между макроскопическими параметрами состояния вещества.
ФЛУКТУАЦИИ– это случайные отклонения физических величин от их средних значений.
ЦИКЛ КАРНО – это циклический обратимый процесс, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов.
Основные термодинамические параметры состояния Р, V, Т однородного тела зависят один от другого и взаимно связаны уравнением состояния:
F (P, V, Т)
Для идеального газа уравнение состояния записывается в виде:
Pґ v = Rґ T
где: P – давление; v – удельный объем; T – температура; R – газовая постоянная (у каждого газа свое значение)
Если известно уравнение состояния, то для определения состояния простейших систем достаточно знать две независимые переменные из 3-х
Р = f1 (v, т); v = f2 (Р, Т); Т = f3 (v, Р)
Термодинамические процессы часто изображаются на графиках состояния, где по осям отложены параметры состояния. Точки, на плоскости такого графика, соответствуют определенному состоянию системы, линии на графике соответствуют термодинамическим процессам, переводящим систему из одного состояния в другое.
Рассмотрим термодинамическую систему, состоящую из одного тела – какого либо газа в сосуде с поршнем, причем сосуд и поршень в данном случае является внешней средой. Пусть, для примера, происходит нагрев газа в сосуде, возможны два случая:
1) Если поршень зафиксирован и объем не меняется, то произойдет повышение давления в сосуде. Такой процесс называется изохорным (v=const), идущий при постоянном объеме;
Изохорные процессы в P – T координатах:
v1>v2>v3
Рис.1
2) Если поршень свободен, то нагреваемый газ будет расширяться, при постоянном давлении такой процесс называется изобарическим (P=const), идущим при постоянном давлении.
Изобарные процессы в v – T координатах
P1>P2>P3
Рис.2
Если, перемещая поршень, изменять объем газа в сосуде то, температура газа тоже будет изменяться, однако можно охлаждая сосуд при сжатии газа и нагревая при расширении можно достичь того, что температура будет постоянной при изменениях объема и давления, такой процесс называется изотермическим (Т=const).
Изотермические процессы в P-v координатах
Т1>T2 >T3
Рис.3.
Процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой, называется адиабатным, при этом количество теплоты в системе остается постоянными (Q=const). В реальной жизни адиабатных процессов не существует поскольку полностью изолировать систему от окружающей среды не возможно. Однако часто происходят процессы, при которых теплообменном с окружающей средой очень мал, например, быстрое сжатие газа в сосуде поршнем, когда тепло не успевает отводиться за счет нагрева поршня и сосуда.
Примерный график адиабатного процесса в P – v координатах.
Рис.4.
Определение: Круговой процесс (Цикл) - это совокупность процессов, возвращающих систему в первоначальное состояние. Число отдельных процессов может быть любым в цикле.
Теплота и работа.
Тела, участвующие в процессе, обмениваются между собой энергией. Энергия одних тел увеличивается, других - уменьшается. Передача энергии от одного тела к другому происходит 2-мя способами:
Первый способ передачи энергии при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинетической энергии между молекулами соприкасающихся тел (или лучистым переносом при помощи электромагнитных волн).
Энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому.
Энергия кинетического движения молекул называется тепловой, поэтому такой способ передачи энергии называется передача энергии в форме теплоты. Количество энергии, полученной телом в форме теплоты, называется подведенной теплотой (сообщенной), а количество энергии, отданное телом в форме теплоты - отведенной теплотой (отнятой).
Обычное обозначение теплоты Q, размерность Дж. В практических расчетах важное значение приобретает отношение теплоты к массе - удельная теплота обозначается q размерность Дж/кг.
Подведенная теплота - положительна, отведенная - отрицательна.
Второй способ передачи энергии связан с наличием силовых полей или внешнего давления. Для передачи энергии этим способом тело должно либо передвигаться в силовом поле, либо изменять свой объем под действием внешнего давления.
Этот способ называется передачей энергии в форме работы.
Если в качестве примера тела рассматривать газ в сосуде с поршнем то в случае приложения внешней силы к поршню происходит сжатие газа - работа совершается над телом, а в случае расширения газа в сосуде работу, перемещение поршня, совершает само тело (газ).
Количество энергии, полученное телом в форме работы называется совершенной над телом работой, а отданная - затраченной телом работой.
Количество энергии в форме работы обычно обозначается L размерность Дж. Удельная работа - отношение работы к массе тела обозначается l размерность - Дж/кг.
Рабочие тело - определенное количество вещества, которое, участвуя в термодинамическом цикле, совершает полезную работу.
Рабочим телом в реакторной установке РБМК является вода, которая после испарения в активной зоне в виде пара совершает работу в турбине, вращая ротор.
Определение: Передача энергии в термодинамическом процессе от одного тела к другому, связанная с изменением объема рабочего тела, с перемещением его во внешнем пространстве или с изменением его положения называется работой процесса.
Первый закон термодинамики: В изолированной термодинамической системе сумма всех видов энергии является величиной постоянной.
Этот закон является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии, который гласит, что энергия не появляется и не исчезает, а только переходит из одного вида в другой.
Из этого закона следует, что уменьшение общей энергии в одной системе, состоящей из одного или множества тел, должно сопровождаться увеличением энергии в другой системе тел.
Существуют другие формулировки этого закона:
1. Не возможно возникновение или уничтожение энергии (эта формулировка говорит о невозможности возникновения энергии ни из чего и уничтожения ее в ничто);
2. Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения (эта философская формулировка подчеркивает неуничтожимость энергии и ее способность взаимопревращаться в любые другие виды энергии);
3. Вечный двигатель первого рода невозможен. (Под вечным двигателем первого рода понимают машину, которая была бы способна производить работу не используя никакого источника энергии);
4. Теплота и работа являются двумя единственно возможными формами передачи энергии от одних тел к другим.
Энтальпия.
В прошлом столетии Гибсс ввел в практику тепловых расчетов новую функцию - энтальпию.
Определение: Энтальпия - это сумма внутренней энергии тела и произведения давления на объем.
I = U + PV (4)
где: I - энтальпия; U - внутренней энергия; P - давление; V - объем.
Удельная энтальпия i это отношение энтальпии тела к его массе.
Удельная энтальпия это параметр состояния.
Значение удельной энтальпии пара и воды при определенном давлении и температуре можно найти в справочнике. Пользуясь этими данными, можно определить количество теплоты участвующее в процессе или работу процесса.
Энтропия
Теплота q не является функцией состояния, количество теплоты выделившейся или поглотившейся в процессе зависит от самого процесса. Функцией состояния является энтропия обозначается S размерность Дж/К
dS = dQ/T (5)
где: dS 0 - дифференциал энтропии; dQ - дифференциал теплоты; Т - абсолютная температура;
Удельная энтропия отношение энтропии тела к его массе. Удельная энтропия s является справочной величиной.
Удельная энтропия - функция состояния вещества, принимающая для каждого его состояния определенное значение:
s = f (Р, v, Т) [Дж/кгЧ к] (6)
Тепловая Т - S диаграмма.
Удельную энтропию можно применять совместно с одним из основных параметров для графического изображения процессов. Аналогично тому, как мы строили изменение объема в зависимости от изменения температуры, мы можем изобразить некоторый процесс изменения энтропии и температуры в Т-S координатах. В этом случае любая точка на графической плоскости соответствует определенному состоянию рабочего тела, а линия от точки 1 до точки 2 отображает некий термодинамический процесс. Особенностью Т-S координат является то, что площадь под линией процесса соответствует количеству энергии отданной или полученной рабочим телом.
Т – S диаграмма цикла Карно
Рис.5
На данной диаграмме представлен некий замкнутый цикл. Система последовательно переходит из точки 1 в 2 затем 3, 4 и снова в 1. Из графика видно что процесс 1® 2 является изотермическим (происходит при Т1) и процесс 3® 4 также является изотермическим (происходит при T2)
Процессы 2® 3 и 4® 1 являются адиабатными. Поскольку в них не происходит изменение энтропии то dS = 0 следовательно dQ = 0 или Q = const.
Количество тепла подводимое к системе:
Q1 = T1ґ (S2-S1) площадь прямоугольника 1-2-S2-S1-1
Количество тепла отдаваемое системой:
Q2 = T2ґ (S2-S1) площадь прямоугольника 3-S2-S1-4-3
Работа цикла L = Q1- Q2
К. П.Д цикла h = (Q1- Q2) / Q1
Главной особенностью данного цикла является то, что при данном перепаде температур у любого другого цикла КПД будет меньше. Другими словами максимально возможным КПД при данном перепаде температур является КПД цикла Карно. Диаграмма Т-S дает наглядное доказательство этого утверждения. Любой другой цикл в диапазоне температур Т1-Т2, на диаграмме будет иметь соотношение площадей меньшее чем соотношение площадей прямоугольников. В связи с площадями на диаграмме возникло выражение, степень заполнения цикла - насколько площади работы цикла близки к площадям прямоугольников
Важным следствием из формулы для КПД цикла Карно является то, что для увеличения КПД необходимо увеличивать температуру подвода тепла T1, и снижать температуру отвода тепла T2.
Вопросы для самоконтроля к теме 2:
1. Главные начала термодинамики.
2. Основные положения молекулярно-кинетического состояния.
3. Первый закон термодинамики.
4. Уравнения состояния.
5. Энтропия, энтальпия. Использование тепловой S-диаграммы.
3.3. Тема 3. Теплофизические основы в строительных конструкциях [6].
Перемещение теплоты всегда происходит от более теплой среды к более холодной. Процесс переноса теплоты из одной точки пространства в другую за счет разности температуры называется теплопередачей и является собирательным, так как включает в себя три элементарных вида теплообмена: теплопроводность (кондукцию), конвекцию и излучение. Таким образом, потенциалом переноса теплоты является разность температуры.
Теплопроводность - вид передачи теплоты между неподвижными частицами твердого, жидкого или газообразными вещества. Таким образом, теплопроводность - это теплообмен между частицами или элементами структуры материальной среды, находящимися в непосредственном соприкосновении друг с другом. При изучении теплопроводности вещество рассматривается как сплошная масса, его молекулярное строение игнорируется. В чистом виде теплопроводность встречается только в твердых телах, так как в жидких и газообразных средах практически невозможно обеспечить неподвижность вещества.
Большинство строительных материалов являются пористыми телами. В порах находится воздух, имеющий возможность двигаться, то есть переносить теплоту конвекцией. Считается, что конвективной составляющей теплопроводности строительных материалов можно пренебречь ввиду ее малости. Внутри поры между поверхностями ее стенок происходит лучистый теплообмен. Передача теплоты излучением в порах материалов определяется главным образом размером пор, потому что чем больше поры, тем больше разность температуры на ее стенках. При рассмотрении теплопроводности характеристики этого процесса относят к общей массе вещества: скелету и порам совместно.
Ограждающие конструкции здания, как правило, является плоско-параллельными стенками, теплоперенос в которых осуществляется в одном направлении. Кроме того, обычно при теплотехнических расчетах наружных ограждающих конструкций принимается, что теплопередача происходит при стационарных тепловых условиях, то есть при постоянстве во времени всех характеристик процесса: теплового потока, температуры в каждой точке, теплофизических характеристик строительных материалов. Поэтому важно рассмотреть процесс одномерной стационарной теплопроводности в однородном материале, который описывается уравнением Фурье:
, (7)
где qT - поверхностная плотность теплового потока, проходящего через плоскость, перпендикулярную тепловому потоку, Вт/м2;
λ - теплопроводность материала, Вт/м. оС;
t - температура, изменяющаяся вдоль оси x, оС;
Отношение 
, носит название градиента температуры, оС/м, и обозначается grad t. Градиент температуры направлен в сторону возрастания температуры, которое связано с поглощением теплоты и уменьшением теплового потока. Знак минус, стоящий в правой части уравнения (7), показывает, что увеличение теплового потока не совпадает с увеличением температуры.
Теплопроводность λ является одной из основных тепловых характеристик материала. Как следует из уравнения (2.1) теплопроводность материала - это мера проводимости теплоты материалом, численно равная тепловому потоку, проходящему сквозь 1 м2 площади, перпендикулярной направлению потока, при градиенте температуры вдоль потока, равном 1 оС/м (рис.1). Чем больше значение λ, тем интенсивнее в таком материале процесс теплопроводности, больше тепловой поток. Поэтому теплоизоляционными материалами принято считать материалы с теплопроводностью менее 0,3 Вт/м. оС.
Направления теплового потока и градиента температуры.
Рис.6
Изменение теплопроводности строительных материалов с изменением их плотности происходит из-за того, что практически любой строительный материал состоит из скелета - основного строительного вещества и воздуха. [7] для примера приводит такие данные: теплопроводность абсолютно плотного веществе (без пор) в зависимости от природы имеет теплопроводность от 0,1 Вт/моС (у пластмассы) до 14 Вт/моС (у кристаллических веществ при потоке теплоты вдоль кристаллической поверхности), в то время как воздух имеет теплопроводность около 0,026 Вт/моС. Чем выше плотность материала (меньше пористость), тем больше значение его теплопроводности. Понятно, что легкие теплоизоляционные материалы имеют сравнительно небольшую плотность.
Различия в пористости и в теплопроводности скелета приводит к различию в теплопроводности материалов, даже при одинаковой их плотности. Например, следующие материалы (табл.1) при одной и той же плотности, ρ0=1800 кг/м3, имеют различные значения теплопроводности [7]:
Таблица 1.
Теплопроводность материалов с одинаковой плотностью 1800 кг/м3 [7].
Материал | Теплопроводность, Вт/ (м оС) |
Цементно-песчаный раствор | 0,93 |
Кирпич | 0,76 |
Асфальт | 0,72 |
Портландцементный камень | 0,46 |
Асбестоцемент | 0,35 |
С уменьшением плотности материала его теплопроводность l уменьшается, так как снижается влияние кондуктивной составляющей теплопроводности скелета материала, но, однако при этом возрастает влияние радиационной составляющей. Поэтому, уменьшение плотности ниже некоторого значения приводит к росту теплопроводности. То есть существует некоторое значение плотности, при котором теплопроводность имеет минимальное значение. Существуют оценки того, что при 20оС в порах диаметром 1мм теплопроводность излучением составляет 0,0007 Вт/ (м°С), диаметром 2 мм - 0,0014 Вт/ (м°С) и т. д. Таким образом, теплопроводность излучением становится значимой у теплоизоляционных материалов с малой плотностью и значительными размерами пор.
Теплопроводность материала увеличивается с повышением температуры, при которой происходит передача теплоты. Увеличение теплопроводности материалов объясняется возрастанием кинетической энергии молекул скелета вещества. Увеличивается также и теплопроводность воздуха в порах материала, и интенсивность передачи в них теплоты излучением. В строительной практике зависимость теплопроводности от температуры большого значения не имеет для пересчета значений теплопроводности материалов, полученных при температуре до 100оС, на значения их при 0оС служит эмпирическая формула [8]:
λо= λt/ (1+β. t) (8)
где λо - теплопроводность материала при 0 оС;
λt - теплопроводность материала при t оС;
β - температурный коэффициент изменения теплопроводности, 1/оС, для различных материалов, равный около 0,0025 1/оС;
t - температура материала, при которой его коэффициент теплопроводности равен λt.
Для плоской однородной стенки толщиной δ (рис.7) тепловой поток, передаваемый теплопроводностью через однородную стенку, может быть выражен уравнением:
, (9)
где τ1,τ2 - значения температуры на поверхностях стенки, оС.
Из выражения (9) следует, что распределение температуры по толщине стенки линейное. Величина δ/λ названа термическим сопротивлением материального слоя и обозначена RТ, м2. оС/Вт:
, (10)
Распределение температуры в плоской однородной стенке
Рис.7.
Следовательно, тепловой поток qТ, Вт/м2, через однородную плоскопараллельную стенку толщиной δ, м, из материала с теплопроводностью λ, Вт/м. оС, можно записать в виде
, (11)
Термическое сопротивление слоя - это сопротивление теплопроводности, равное разности температуры на противоположных поверхностях слоя при прохождении через него теплового потока с поверхностной плотностью 1 Вт/м2.
Теплообмен теплопроводностью имеет место в материальных слоях ограждающих конструкций здания.
Конвекция [7] - перенос теплоты движущимися частицами вещества. Конвекция имеет место только в жидких и газообразных веществах, а также между жидкой или газообразной средой и поверхностью твердого тела. При этом происходит передача теплоты и теплопроводностью. Совместное воздействие конвекции и теплопроводности в пограничной области у поверхности называют конвективным теплообменом.
Конвекция имеет место на наружной и внутренней поверхностях ограждений здания. В теплообмене внутренних поверхностей помещения конвекция играет существенную роль. При различных значениях температуры поверхности и прилегающего к ней воздуха происходит переход теплоты в сторону меньшей температуры. Тепловой поток, передаваемый конвекцией, зависит от режима движения жидкости или газа, омывающих поверхность, от температуры, плотности и вязкости движущейся среды, от шероховатости поверхности, от разности между температурами поверхности и омывающей ее среды.
Процесс теплообмена между поверхностью и газом (или жидкостью) протекает по-разному в зависимости от природы возникновения движения газа. Различают естественную и вынужденную конвекцию. В первом случае движение газа происходит за счет разности температуры поверхности и газа, во втором - за счет внешних для данного процесса сил (работы вентиляторов, ветра).
Вынужденная конвекция в общем случае может сопровождаться процессом естественной конвекции, но так как интенсивность вынужденной конвекции заметно превосходит интенсивность естественной, то при рассмотрении вынужденной конвекции естественной часто пренебрегают.
В дальнейшем будут рассматриваться только стационарные процессы конвективного теплообмена, предполагающие постоянство во времени скорости и температуры в любой точке воздуха. Но так как температура элементов помещения изменяется довольно медленно, полученные для стационарных условий зависимости могут быть распространены и на процесс нестационарного теплового режима помещения, при котором в каждый рассматриваемый момент процесс конвективного теплообмена на внутренних поверхностях ограждений считается стационарным. Полученные для стационарных условий зависимости могут быть распространены и на случай внезапной смены природы конвекции от естественной к вынужденной, например, при включении в помещении рециркуляционного аппарата нагрева помещения (фанкойла или сплит-системы в режиме теплового насоса). Во-первых, новый режим движения воздуха устанавливается быстро и, во-вторых, требуемая точность инженерной оценки процесса теплообмена ниже возможных неточностей от отсутствия коррекции теплового потока в течение переходного состояния.
Для инженерной практики расчетов для отопления и вентиляции важен конвективный теплообмен между поверхностью ограждающей конструкции или трубы и воздухом (или жидкостью). В практических расчетах для оценки конвективного теплового потока (рис.8) применяют уравнения Ньютона:
, (12)
где qк - тепловой поток, Вт, передаваемый конвекцией от движущейся среды к поверхности или наоборот;
ta - температура воздуха, омывающего поверхность стенки, оС;
τ - температура поверхности стенки, оС;
αк - коэффициент конвективной теплоотдачи на поверхности стенки, Вт/м2. оС.
Конвективный теплообмен стенки с воздухом
Рис.8
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, aк - физическая величина, численно равная количеству теплоты, передаваемой от воздуха к поверхности твердого тела путем конвективного теплообмена при разности между температурой воздуха и температурой поверхности тела, равной 1оС.
При таком подходе вся сложность физического процесса конвективного переноса теплоты заключена в коэффициенте теплоотдачи, aк. Естественно, что величина этого коэффициента является функцией многих аргументов. Для практического использования принимаются весьма приближенные значения aк.
Уравнение (10) удобно переписать в виде:
, (13)
где Rк - сопротивление конвективной теплоотдаче на поверхности ограждающей конструкции, м2. оС/Вт, равное разности температуры на поверхности ограждения и температуры воздуха при прохождении теплового потока с поверхностной плотностью 1 Вт/м2 от поверхности к воздуху или наоборот. Сопротивление Rк является величиной обратной коэффициенту конвективной теплоотдачи aк:
, (14)
Излучение (лучистый теплообмен) - перенос теплоты с поверхности на поверхность через лучепрозрачную среду электромагнитными волнами, трансформирующимися в теплоту (рис.9).
Лучистый теплообмен между двумя поверхностями
Рис.9.
Любое физическое тело, имеющее температуру отличную от абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию в виде электромагнитных волн. Свойства электромагнитного излучения характеризуются длиной волны. Излучение, которое воспринимается как тепловое и имеющее длины волн в диапазоне 0,7мкм, называется инфракрасным.
Например, лучистый теплообмен происходит между поверхностями, обращенными в помещение, между наружными поверхностями различных зданий, поверхностями земли и неба. Важен лучистый теплообмен между внутренними поверхностями ограждений помещения и поверхностью отопительного прибора. Во всех этих случаях лучепрозрачной средой, пропускающей тепловые волны, является воздух.
В практике расчетов теплового потока при лучистом теплообмене используют упрощенную формулу. Интенсивность передачи теплоты излучением qл, Вт/м2, определяется разностью температуры поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
