Общая характеристика тепловых и массообменных процессов

1.3.Тепловые процессы – связаны с переносом (передачей) тепла от более

нагретых тел к менее нагретым. Движущей силой любого теплового процесса является разность температур между более нагретым и менее нагретым телом. Существуют три принципиально различных способа передачи теплоты:

1.Теплопроводность – перенос теплоты вследствие беспорядочного теплового движения атомов и молекул, непосредственно соприкасающихся друг с другом (контактная передача теплоты при соприкосновении тел). В твердых телах теплопроводность является основным видом переноса теплоты, в то время как в газах и жидкостях процесс распространения теплоты осуществляется также (в основном) другими способами. На коэффициент теплопроводности влияет природа и структура вещества, температура и влажность материалов и т.д.; наивысшей теплопроводностью отличаются металлы: медь – 380 Вт/(м.К), алюминий – 210 Вт/(м.К), сталь –4,6 Вт/(м.К), а наиболее низкой – вода – 0,6 Вт/(м.К) и воздух – 0,03 Вт/(м.К).

2.Конвекция – процесс переноса теплоты за счет естественного или вынужденного движения (перемещения) газов или жидкостей между телами с разной температурой. Перенос теплоты может осуществляться путем естественной (свободной) конвекции, обусловленной разностью плотностей в различных точках объема жидкости или газа, возникающей вследствие разности температур в этих точках, а также вынужденной конвекции при механическом перемещении всего объема газа или жидкости.

3.Тепловое излучение – процесс распространения электромагнитных колебаний с различными длинами волн, который возникает вследствие теплового движения атомов и молекул излучающего тела (инфракрасная часть спектра – инфракрасное излучение). Эти тела испускают электромагнитную энергию, которая поглощается другими, более холодными телами и превращается в теплоту.

В реальных условиях теплота передается не каким –либо одним из указанных выше способов, а комбинированным путем, который называется теплопередачей.

Все эти способы передачи тепла реализуются в следующих тепловых процессах: нагревание – охлаждение; испарение – конденсация; плавление – кристаллизация; отдельно выделяют процессы получение искусственного холода (криогенные – не более - -270 К).