Схематизация условий взаимодействия с окружающей средой

Условия взаимодействия элементов технологической системы с окружающей средой и другими телами характеризуются граничными условиями теплообмена.

Граничные условия первого рода (ГУ1) предполагают, что известен закон распределения температур на граничных поверхностях тела

Θ_S = f_S(x, y, z, τ),

где x,y,z – координаты точек поверхности тела;

τ – время.

Частным случаем ГУ1 являются условия изотермичности тела

Θ_S = Θ = const

Граничные условия второго рода (ГУ2) предусматривают, что известен закон распределения плотности тепловых потоков q, проходящих через граничные поверхности. Если поверхность не обменивается теплотой с окружающей средой, то она является адиабатичной и для неё q_S = 0. Во многих случаях теплообменом с окружающей средой пассивных граничных поверхностей можно пренебречь и принять для них q_S = 0, что упрощает расчеты.

Граничные условия третьего рода (ГУ3) возникают при конвективном теплообмене, когда теплообменом с окружающей средой пренебречь нельзя.

Граничные условия четвертого рода (ГУ4) наблюдаются при теплообмене между твердыми телами, находящимися в беззазорном контакте. Если контакт идеален, температуры в любых точках поверхности соприкосновения как одного тела, так и другого одинаковы, т.е. принимают Θ_S1 = Θ_S2.

С целью упрощения расчетов часто принимают допущение, что равны и средние температуры на поверхности контакта

Граничные условия четвертого рода используются при решении балансовых задач, т.е. при анализе распределения теплоты между телами, находящимися в контакте.