Термодинамика

Д ано: , , .
Найти: , , .
Решение:

Общее решение: .
Граничные условия: .


Термическое сопротивление плоской стенки - .
Отношение называется тепловой проводимостью стенки.

Вопрос №34

Рассмотрим передачу тепла теплопроводностью через плоскую трехслойную стенку (рис. 2б) при условиях: толщина слоев стенки , , ;
коэффициенты теплопроводности материалов соответственно , , ; контакт между стенками идеальный и температура на границе смежных слоев одинакова. Перенос тепла происходит в стационарных условиях – плотность теплового потока по всем слоям стенки имеет одно и то же значение (q=idem). В этих условиях:



Выделим из этого ряда равенств разности температур (падение температуры по слоям стенки)

Складывая левые и правые части уравнений разности температур, получаем слева изменение температуры в стенке , справа – произведение плотности теплового потока q и общего термического сопротивления

Таким образом, для плотности теплового потока при переносе тепла теплопроводностью через плоскую трехслойную стенку получим следующее выражение:

В общем случае для стенки, состоящей из n – слоев, это выражение запишется так:

где R – общее термическое сопротивление многослойной стенки.

Вопрос №35

Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки, определяется уравнением Ньютона–Рихмана


,

а плотность теплового потока следующим образом

где α – коэффициент, характеризующий условия теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела, называемый коэффициентом теплоотдачи, Вт/(м²·°C); – температурный напор, ⁰С.

В соответствии с формулой (61) по своему физическому смыслу коэффициент теплоотдачи есть плотность теплового потока (q) на поверхности тела, отнесенная к разности температур поверхности тела и окружающей среды. Коэффициент теплоотдачи численно равен плотности теплового потока при температурном напоре, равном единице.
Коэффициент теплоотдачи зависит от многих факторов. В наиболее общем случае является функцией формы и размера тела, режима движения жидкости, физических свойств жидкости, положения в пространстве и состояние поверхности теплообмена и других величин. Процесс теплоотдачи в зависимости от природы движения жидкости протекает различно.
Вопрос №36
Лучистый теплообмен.
Твёрдые тела излучают и поглощают энергию во всём диапазоне длин волн поверхностным слоем. Интенсивность излучения зависит только от температуры. Жидкости ведут себя аналогичным образом. Газы излучают и поглощают энергию в ограниченном диапазоне длин волн всем объёмом. Интенсивность излучения газов зависит от температуры, толщины слоя и парциального давления компонентов.
Лучистая энергия - энергия, излучаемая телом во всём диапазоне длин волн, .
Интенсивность излучения – количество энергии, излучаемой с единицы поверхности, .
Лучистую энергию можно найти по формуле: .
З акон сохранения энергии: .
, где - коэффициент отражения, - коэффициент поглощения, - коэффициент прозрачности.
, , .
Если , то есть ,то тело называется абсолютно белым.
Если , то есть , то тело называется абсолютно чёрным.
Плотность интегрального излучения, отнесенная к рассматриваемому диапазону длин волн, называется спектральной интенсивностью излучения (Вт/м³):
.
Угловая интенсивность: .
Спектральная угловая интенсивность: .