Теплопроводность

В реальных условиях присутствуют все три механизма передачи, но вклад каждого в каждом конкретном случае может быть разным. Пример: охлаждение слитка или отливки на воздухе осуществляется так называемым сложным теплообменом

S - коэффициент излучения, Вт/м2к4.

Q_S=Q_Т+Q_К+Q_Л ,

где Q_Т, Q_К, Q_Л – тепловые потоки теплопроводностью, конвекцией и излучением. При высоких температурах преобладает излучение, тогда Q_S» Q_Л.

Для простоты изложения будем все три механизма изучать по отдельности.

Изменение (увеличение при нагреве от температуры до и уменьшение при охлаждении. Линейных размеров тела можно определить по следующей приближенной формуле: ,

где - первоначальный размер стержня при температуре , м

- линейный коэффициент термического расширения, 1/K

«+» - относится к нагреву, а «-» - к охлаждению тела.

Изменение размеров тела при нагреве в «стеснённых» условиях могут привести к термическим напряжениям согласно закону Гука – основному закону термоупругости [3]:

, Па,

где Е- модуль упругости, Па

- относительная деформация,

Следует различать напряжения: осевые (растягивающие с сжимающие – отрицательные), радиальные и тангенциальные.

При значительных скоростях нагрева в телах могут возникать термические напряжения, превышающие допустимые для данного материала и приводящие к разрушению тела.