Теплопроводность свойственна всем телам, в любом агре- гатном состоянии. В этом виде теплообмена участвуют микроско-пические частицы вещества – молекулы, атомы, электроны. В газообразных средах энергия от молекулы к молекуле передается при их столкновениях в процессе поступательного теплового движения. В жидкостях молекулы также перемещаются поступательно, но в то же время совершают и колебательные движения. Поэтому теплопроводность жидкостей в общем выше, чем газов. В металлических жидкостях (расплавах) еще перемещаются и электроны, из горячих зон в холодные. В результате теплоперенос в этом случае намного интенсивнее. В твердых диэлектриках процесс теплопроводности осуществляется за счет колебаний атомов, усиливающихся по мере роста температуры. В электропроводниках основными переносчиками энергии являются свободные электроны, быстро и направленно перемещающиеся из горячих зон в холодные.
Перенос энергии при перемещении в пространстве макроскопических объемов жидкостей или газов к поверхности твердого тела или от нее называют конвективным теплообменом. Перемещение подвижных сред в пространстве происходит за счет разности их плотности (при наличии разности температуры по объему среды) или за счет внешних сил, в частности – давления. В первом случае движение называют свободным, а во втором – - вынужденным. При теплопереносе как в свободном, так и в вы-нужденном потоке будет перепад температуры, поэтому свободное движение всегда будет и в вынужденном потоке, а степень его влияния на вынужденное движение и на теплообмен при этом будет зависеть от конкретных условий процесса.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО - И
Используя достижения современной физики и математики, процессы тепломассопереноса можно изучать на основе феномено-логического и статистического методов.
В первом случае игнорируется внутренняя микроскопическая структура материи, то есть она как бы обезличивается, рассматривается как сплошная бесструктурная масса. В результате соотношения между характерными параметрами процесса получаются довольно простыми и общими для веществ даже в разном агрегатном состоянии. Свойства конкретной физи- ческой среды в процессе учитываются опытными коэффициентами. Но оказывается, что эти простые соотношения справедливы лишь в определенных пределах изменения параметров. Развитие процессов с очень высокими и с очень низкими параметрами по-казало, что результаты расчетов по простым соотношениям иногда существенно отличаются от практических.
Во втором случае изучается внутренняя структура вещества, свойства и взаимодействие ее частиц, и на этой основе получаются макроскопические характеристики вещества. К сожа-лению наши знания о взаимодействиях частиц и даже о их строении пока еще не всегда достаточны. Кроме того, даже в небольших объемах материи количество частиц весьма велико, и учет их взаимодействий очень сложен. Поэтому расчетные соотношения пока можно получить только для некоторых прос- тейших физических моделей.
Тем не менее, статистический метод позволил обосновать некоторые законы, полученные феноменологическим методом, ус-тановить пределы их применения и степень достоверности в этих пределах, а также теоретически определить коэффициенты переноса и их зависимость от различных параметров как самого вещества, так и окружающей его среды.
Мы в дальнейшем будем использовать феноменологический метод как более простой.
ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.