Происходит теплоотдача

Формула (3.7) показывает, что ds и 6(? имеют одинаковые знаки, следовательно, по характеру изменения энтропии в равновесном процессе можно судить о том, в каком направлении происходит теплообмен. При подводе теплоты к телу (60) его энтропия возрастает (ds> 0), а при отводе теплоты (6^<0) — убывает (ds<0).

характерных темп-р среды и стенки (или границы раздела фаз) или двух сред, между к-рыми происходит теплообмен. Т.н.- один из осн. факторов, определяющих интенсивность теплопередачи и теплоотдачи. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ шов - зазор (щель, прорезь) между отд. частями конструкций и сооружений, допускающий нек-рое их взаимное перемещение, вызываемое температурным воздействием. Служит для устранения внутр. напряжений в конструкциях (мостах, рельсах, покрытиях и т.п.). Т.ш. в нек-рых случаях может достигать неск. см (напр., в пролётных строениях мостов).

Рассмотрим задачу расчета нестационарного одномерного температурного поля в неограниченной пластине толщиной /. В пластине распределен источник теплоты, имеющий объемную плотность мощности qv(x). Поверхность пластины х • 0 теплоизолирована, а на поверхности х ---= I происходит теплообмен со средой по закону Ньютона. Начальное распределение температуры равномерное, и эта температура отлична от температуры среды. При такой постановке задачи уравнение теплопроводности и краевые условия имеют вид 1311

Иначе обстоит дело, если речь идет об и з о л и р о в а н и о и системе тел, т. е. такой, которая не может обмениваться теплом с внешними по отношению к ней телами. Рассмотрим, что происходит с энтропией такой системы при наличии тепловых явлений в ней. Возьмем простейший случай, когда такая система состоит из двух тел А и В (рис. 2-22), между которыми происходит теплообмен. У того тела, которое получает тепло, энтропия будет возрастать, а у того, которое будет отдавать тепло, — уменьшаться. Однако если разность температур между ними бесконечно мала, энтропия всей системы в целом будет оставаться постоянной. Переход тепла от одного тела к другому при бесконечно малой разности температур — обратимый процесс; можно сказать, что если в изолированной системе происходят обратимые процессы, то энтропия такой системы остается без изменения.

Если около твердой стенки протекает жидкость, температура которой выше или ниже температуры стенки (рис. 5-3), то между жидкостью и стенкой происходит теплообмен.

К числу теплообменных аппаратов относятся многочисленные агрегаты разнообразного назначения. Сюда относится прежде всего п а-р о в о и котел, в отдельных местах которого происходит теплообмен между газом и водой в различных ее состояниях. Всякого рода п о -догреватели, в которых тепло передается от пара или воды к воде или другой жидкости, образуют большой класс теплообменных аппаратов. Сюда, наконец, относятся и паропреобра-зователи, в которых за счет пара одних параметров получают пар других параметров, и различные промышленные выпарные аппараты. Расчет теплообмена

Важное значение для низкотемпературных машин и установок имеют и другие процессы, и в первую очередь сопровождающиеся в адиабатных условиях эффектом понижения температуры. Некоторые из них являются одновременно и холодопроизводящими процессами, например, расширение газов и паров с совершением внешней работы — детан-дирование. Процесс дросселирования хотя и не является холодопроизводящим, но обеспечивает необходимое изменение температуры рабочего тела в циклах. Процессы испарения (плавления, сублимации), адсорбции, растворения обеспечивают возможность передачи теплоты в цикл от охлаждаемого тела при определенной его температуре. В низкотемпературных установках широко используются также процессы рекуперации холода (теплоты) в рекуперативных и регенеративных теплообмен-ных аппаратах, где происходит теплообмен между потоками рабочего тела и, таким образом, обеспечивается достижение заданной низкой температуры. Важное значение эффективность процессов рекуперации холода имеет для криогенных циклов и установок, работающих на уровне температур ниже 40 К и особенно ниже 5 К.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАПОР — разность характерных темп-р 2 сред, между к-рыми происходит теплообмен. Т. н.— один из осн. факторов, определяющих интенсивность теплообмена.

Первая из этих потерь связана с необратимостью теплообмена между ступенями каскада, возникающими в аппаратах испаритель-кснденсатор. Чем больше каскадов и чем ниже температуры, при которых происходит теплообмен, тем больше при прочих равных условиях эти потери (их значение пропорционально Ate в теплообменниках).

Конденсация перегретого пара будет иметь место, если температура поверхности стенки меньше температуры насыщения. Если же .itc~>\tK, то конденсация отсутствует и происходит теплообмен однофазной жидкости (пара). '

Cr = g^ ca° , где — температурный коэффициент объемного расширения воздуха, К"1; вс — разность температур наружной стенки и воздуха на удалении от термокамеры; /„ — характерный размер, в данном случае длина вертикальной стенки термокамеры, на которой происходит теплообмен с окружающим воздухом; v — коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с.

нагрев сплошного цилиндра быстродвижущимся точечным источником теплоты, перемещающимся по поверхности цилиндра. Допущение о том, что источник быстродвижущийся, по существу означает, что теплота, выделившись на линии dS (см. рис. 6.20, б), распространяется только в клине, ограниченном двумя не пропускающими теплоту плоскостями, проходящими через ось цилиндра, и цилиндрической поверхностью ABCD, с которой происходит теплоотдача. Так как обычно угол винтовой линии мал, распространение теплоты в этом случае может быть приравнено к случаю распространения теплоты от мгновенного кольцевого источника с погонной энергией q/v на поверхности сплошного цилиндра (см. рис. 6.20, в).

От жидкости слева происходит теплоотдача к поверхности стенки. Если коэффициент теплоотдачи здесь ах, то

3. Стержень конечной длины. Распределение температур по длине стержня постоянного сечения, на одном конце которого (х = 0) поддерживается постоянная температура ta, а с поверхности происходит теплоотдача в окружающую среду с температурой tyc, определяется по формуле (теплоотдачей с торца пренебрегаем)

Если в процессе расширения мы имеем внешний теплообмен, при котором происходит теплоотдача в наружную среду (охлаждение потока), то при коэффициенте потерь на такое охлаждение ?охл найдем

В практике измерений часто приходится прикладывать датчик к поверхности, через которую происходит теплоотдача, как, например, при измерениях приборами типа ИТП-3, ИТП-4 и др. Вследствие наложения датчика неизбежно местное увеличение термического сопротивления, вызывающего местное уменьшение теплового потока. В общем случае решение задачи затруднительно. Однако, в частности, при измерениях на металлических поверхностях можно предположить, что температура на теплообменной поверхности с наложением датчика не изменяется, т. е. температура под датчиком и на соседних участках поверхности одинакова. Если при этом сделать вполне реальное предположение об идентичности коэффициентов теплоотдачи на внешней поверхности датчика и на поверхности массива, то после несложных преобразований можно получить расчетное выражение, позволяющее по показаниям датчика найти значение истинного теплового потока:

где q, q' — истинное и измеренное значения плотности потока; tc—температура поверхности стенки; tx—температура среды, к которой происходит теплоотдача; 8 — толщина датчика; Хд — теплопроводность датчика.

Здесь уместно отметить, что тепловые условия ухудшаются с увеличением диаметра гидромуфты. В самом деле, при увеличении диаметра мощность гидромуфты растет пропорционально его пятой степени, в то время как поверхность, через которую происходит теплоотдача, растет пропорционально только второй степени. Подобно этому ухудшаются тепловые условия и с увеличением скорости ведущего вала.

* Стержень бесконечной длины. Рассмотрим распространение тепла в бесконечно длинном стержне произвольного, но постоянного по длине поперечного сечения. На одном конце стержня поддерживается постоянная температура ^0; с поверхности стержня происходит теплоотдача в среду с постоянной температурой (ж<^.(о-

Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла. Температурные поля в тонкой пластине и длинном цилиндре, внутри которых действуют равномерно распределенные источники тепла, а с поверхности которых происходит теплоотдача в среду постоянной температуры ^ж, описываются уравнениями:

происходит теплоотдача; а-—коэффициент теплоотдачи в ккал/м2 час град.

Стержень бесконечной длины. На одном конце стержня поддерживается постоянная температура ^о; с поверхности стержня происходит теплоотдача в среду постоянной температуры /ж<С?о.