Основные понятия и определения

Абсолютно белое тело – тело, которое отражает все падающие на него лучи.

Абсолютно прозрачное тело – тело, которое пропускает все падающие на него лучи.

Абсолютно черное тело – тело, которое полностью поглощает все падающие на него лучи.

Диатермичные тела – см. абсолютно прозрачные тела.

Излучательная способность – полное количество энергии, излучаемое в единицу времени единицей поверхности тела.

Изотермическая поверхность – геометрическое место всех точек с одинаковой температурой.

Интенсивность излучения – излучательная способность тела, отнесенная к интервалу длин волн.

Капельная конденсация пара – образование капель конденсата на несмачиваемой поверхности.

Квантовый механизм переноса – перенос путем излучения и поглощения элементарных частиц (квантов).

Конвективный механизм переноса – перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.

Коэффициент теплоотдачи – показывает, какое количество теплоты передается от теплоносителя к 1 м² поверхности стенки (или от стенки поверхностью 1 м² к теплоносителю) в единицу времени при разности температур между теплоносителем и стенкой в 1 К.

Коэффициент теплопередачи – показывает, какое количество теплоты передается от горячего теплоносителя к холодному за одну секунду через 1 м² разделяющей теплопроводящей стенки при разности температур между теплоносителями в 1 К.

Коэффициент теплопроводности – показывает, какое количество теплоты проходит вследствие теплопроводности в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при падении температуры на один градус на единицу длины нормали к изотермической поверхности.

Критерии теплового подобия:

Критерий Фурье – характеризует условия подобия неустановившихся процессов теплоотдачи;

Критерий Пекле – характеризует соотношение между интенсивностью переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью в движущемся потоке;

Критерий Прандтля – характеризует вязкостные и температуропроводные свойства теплоносителя; связь скоростного и температурного полей;

Критерий Нуссельта – характеризует интенсивность перехода теплоты на границе раздела фаз. Характеризует отношение суммарного переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью (т.е. теплоотдачей) к теплоте, передаваемой теплопроводностью;

Критерий Грасгофа – характеризует соотношение сил трения, инерции и подъемной силы, обусловленной различием плотностей в отдельных точках неизотермического потока;

Критерий Био – безразмерный комплекс, который характеризует соотношение между внешним и внутренним теплопереносом:         Bi = a l /l;

Критический коэффициент теплоотдачи – значениякоэффициента теплоотдачи, которые соответствуют переходу от пузырькового режима кипения к пленочному;

Критический температурный напор – значение температурного напора, которое соответствует переходу от пузырькового режима кипения к пленочному.

Молекулярный механизм переноса –перенос (путем перемещения или взаимодействия молекул), возникающий в результате стремления системы к термодинамическому равновесию, отклонения от которого объясняются неоднородностью поля потенциала.

Лимитирующая стадия – стадия, которая определяет общую скорость многостадийного процесса; определяется взаимным расположением стадий и соотношением их скоростей

Основное уравнение теплопередачи:

Q = KF D t _срt,

где      Q – тепловой поток;

К – кинетический коэффициент (коэффициент теплопередачи), характеризующий скорость переноса теплоты;

F – поверхность теплопередачи;

D t _ср – средняя движущая сила или средняя разность температур между теплоносителями (средний температурный напор) по поверхности теплопередачи;

t – время.

Определяемый критерий теплового подобия – критерий Нуссельта, поскольку коэффициент теплоотдачи a в критерии Nu в условия однозначности не входит.

Пленочная конденсация пара – образование сплошной пленки конденсата на смачиваемой поверхности.

Пленочное кипение – режим, при котором на поверхности нагрева образуется сплошная пленка пара, периодически прорывающегося в объем жидкости.

Плотность потока субстанции – количество субстанции, передаваемое через единицу поверхности в единицу времени.

Плотность теплового потока – количество тепла, передаваемое через единицу поверхности теплопереноса в единицу времени.

Пузырьковое кипение (ядерное) – режим кипения, при котором паровые пузырьки, достигшие предельного (критического) размера, отрываются от поверхности нагрева, всплывают к свободной поверхности жидкости, возрастая в объеме за счет теплообмена с менее нагретой жидкостью.

Скорость тепловых процессов – количество тепла, передаваемое в единицу времени через 1 м² площади поверхности, нормальной к направлению теплопереноса (плотность теплового потока) в Вт/м²:

q = Q /(F τ).

Средняя разность температур – движущая сила тепловых процессов, в которых изменяется температура хотя бы одного теплоносителя.

Температура – мера средней кинетической энергии молекул; величина, характеризующая степень нагретости тела.

Температурное поле – совокупность мгновенных значений температур во всех точках рассматриваемой среды.

Температурный градиент – предел отношения разности температур D t между изотермическими поверхностями к расстоянию по нормали D n между ними.

Температурный напор – см.средняя разность температур.

Тепловое излучение – перенос тепла электромагнитными волнами, источником которых являются колебания заряженных частиц.

Тепловой пограничный слой – область турбулентного потока жидкости около твердой стенки, где тепло передается теплопроводностью, образуется, если температуры стенки и жидкости неодинаковы; значение толщины d_т обычно не совпадает с толщиной гидродинамического пограничного слоя d_г (d_т < d_г) и представляет собой основное сопротивление процессу переноса тепла.

Тепловой поток – количество теплоты, проходящее через данную поверхность за единицу времени.

Теплоемкость удельная – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 К.

Теплоотдача – процесс теплообмена между твердым телом и соприкасающейся с ним жидкостью или газом.

Теплопередача – перенос теплоты от более нагретой среды к менее нагретой через разделяющую их стенку.

Теплопроводность – явление молекулярное, которое состоит в том, что перенос теплоты происходит путем непосредственного соприкосновения между микрочастицами.

Термическое сопротивление – величина обратная тепловой проводимости: для теплоносителя r _т=1/a; для стенки r _ст = S(d_i/l_i).

Термическое сопротивление системы – величина, обратная коэффициенту теплопередачи:

R = 1/ К = 1/a₁ + Sd_i/l_i + 1/a₂,

где   1/a₁,1/a₂ - термическое сопротивление более нагретой и менее нагретой среды соответственно;

 Sd_i/l_i – термическое сопротивление многослойной стенки.

Удельная теплота фазовых превращений – количество тепла, которое выделяется или поглощается при фазовом превращении единицы массы вещества.

Уравнение аддитивности термических сопротивлений:

R = 1/ К = 1/a₁ + Sd_i/l_i + 1/a₂ = r ₁ + r _cт + r ₂,

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К).

Энтальпия – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества от 0 °С до данной температуры.

Конвекция – перенос тепла путем перемещения макрообъемов среды в направлении теплопереноса, то есть этот механизм характерен только для сред, которые обладают текучестью.