Основы теплопередачи

Тепловые процессы и аппараты

Технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода тепла, называют тепловыми.

К тепловым процессам относятся нагревание, охлаждение, конденсация, испарение. В производстве искусственных строительных материалов тепловая обработка является необходимым переделом при изготовлении большинства видов изделий. Зачастую эта операция – конечная стадия технологической переработки, определяющая свойства материала и качество получаемых изделий.

Как правило, тепловая обработка осложняется массообменными процессами. Из названных выше тепловых процессов тепловыми, по существу, являются только два первых: нагревание и охлаждение. Остальные же определяются не только законами переноса теплоты, но и законами массообмена.

Различают три способа передачи теплоты: теплопроводность (кондукция), конвекция (перемешивание) и тепловое излучение (лучистый теплообмен).

Тепловая энергия, передаваемая в единицу времени частицами более нагретого тела частицам тела менее нагретого, называется тепловым потоком. Тепловой поток, отнесенный к единице поверхности, называется плотностью теплового потока.

Возникновение теплового потока, т.е. процесса теплообмена, связано не с абсолютным значением температуры тела, а с наличием разности температур в различных его точках.

Разности температур можно приписать вполне определённое направление, а именно: если соединить прямой две точки тела, то разность между их температурами можно считать положительной в направлении более высоких температур и отрицательной в направлении более низких температур.

Такое пространственное геометрическое место точек, в которых рассматриваемая физическая величина имеет одинаковое значение, называется поверхностью уровня (изотермической поверхностью). Очевидно, что поверхности уровня никогда не пересекаются друг с другом.

Интенсивность изменения температуры вкаком-либо направлении может бытьохарактеризована густотой (плотностью) изотерм на некотором линейном отрезке , т.е. производной . Очевидно, что =, т.е. в направлении нормали “n”, так как в этом направлении расстояние между двумя изотермами наименьшее.

Вектор “n” называется температурным градиентом (grad t) и определяет наибольшую скорость изменения температуры по нормали в данной точке пространства.