Теплообмен и теплофикация.

Для решения практических задач и созданий новых агрегатов необходимо выполнить расчет по передачи тепла.

Различают следующие способы передачи тепла:

1. Конвекционный теплообмен - перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества

2. Лучеиспускание - вид теплопередачи, осуществляемый посредством электромагнитных волн, излучаемых нагретыми телами. Спектр излучения зависит от температуры тела.

3. Теплопрово́дность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Теплопроводность определяет способность передать тепловую энергию через материал. Это тоже важная характеристика, она характеризуется коэффициентом теплопроводности l . Численно он равен потоку q проходящему через площадку куба единичной площади, при перепаде на его гранях температуры 1 ° С. Лучше всего передают тепло металлы, так у меди l .=400 Вт/(м·К), для серебра чуть больше (418), для алюминия 200 Вт/(м·К), для нержавеющей стали примерно 20 Вт/(м·К), для простых сталей примерно в два раза выше.

У диэлектрических материалов теплопроводность обычно значительно ниже. Например у бетона l .=0.6 Вт/(м·К), у трансформаторного масла l .=0.13 Вт/(м· К), для воздуха l = 3,67 10-2Вт/(м·К). Единственный диэлектрик имеет высокую теплопроводность, это окись бериллия l .» 200 Вт/(м·К). Отметим, что в справочниках часто приводят l . в устаревших единицах, например кал/(см·сек· °С); для перевода в систему единиц СИ нужно умножить на 418.

Для газов и жидкостей обычная теплопроводность играет незначительную роль. В этом случае главную роль играют конвекция и излучение.

Конвекция возникает из-за того, что нагретые жидкость или газ расширяются, их плотность уменьшается, они начинают “всплывать” под действием выталкивающей силы Архимеда. За счет этого возникают локальные течения, которые эффективно уносят тепло из нагретой зоны. В теплотехнике развит аппарат расчета теплопроводности при учете конвекции. Грубо, можно сказать, что конвекция увеличивает теплопроводность в несколько раз.