- Основное уравнение стационарной теплопроводности известно как метод Фурье. Регистрируемая форма односторонней теплопроводности d = M | 1. (19.1). Где а-тепловой поток в направлении оси x, а-площадь поперечного сечения, перпендикулярная направлению теплового потока, а-осевой градиент температуры д. Коэффициент пропорциональности. Это называется теплопроводностью среды. Устойчивая теплопроводность означает, что тепловой поток y через заданное поперечное сечение не изменяется во времени X. теплопроводность X определяется молекулярной структурой medium. In однородная система, как правило, рассматривается как функция давления и температуры.
Когда в системе происходит значительное изменение температуры,% пространства может значительно измениться/площадь поперечного сечения, перпендикулярная направлению теплового потока, также зависит от местоположения. Если поток направлен в положительном направлении оси x, то отображается знак минус этого уравнения, так как обычно удобно считать q положительным. Коэффициент теплопроводности В этой главе кратко описывается проблема теплопроводности. Для целей этой книги читателю достаточно иметь общее представление о механизме тепловыделения.
Физики и электрики используют термин «стационарное состояние» для обозначения системы, в которой происходят периодические стационарные изменения проводимости и теплопроводности различных объектов. Для получения информации, выходящей за эти пределы, читатель обращается к современным курсам физики и физической химии. Это естественно включает рассмотрение свойств * 1 вещества перед телом. Теплопроводность однородного твердого тела сильно изменяется, как видно из нескольких примеров, представленных в таблице. 19.
Обычно теплопроводность металлических тел выше, чем у неметаллов. Таблица 19. 1. теплопроводность твердого тела х, ккал / м.ч * град Материал 1,°C-1,°C〜 Металл Алюминиевый….Медь железная (чистая). 。 。Сталь (1% C) серебро 0 0 18 18 0 174333 58 26.2 360 100100100100100177324 54.5 25.9 354 Неметаллический Асбест (плотность 580 кг / м3) кирпич (расплавленная глина-0 0.129 100 0.165 zem) пробковая доска (плотность 427 2,68 160 кг / м3) 30 0,037 Анализируя данные о теплопроводности металлов, можно увидеть, что металлы, известные как лучшие электрические проводники, имеют более высокую теплопроводность.
Первое сообщение об этом было создано Видеманом и Францем в 1853.At при такой температуре мы обнаружили, что соотношение тепловой и электрической проводимости примерно одинаково для всех металлов. Тот факт, что эта зависимость не может быть применена к неметаллическим объектам, привел к выводу, что существует 2 механизма теплопроводности твердых тел.1. один из механизмов, свойственных только электрическим проводникам, предусматривает, что тепло, как и электричество, переносится свободными электронами, которые движутся через металлическую решетку, например молекулами газа. Обычно металл обладает высокой теплопроводностью.
Для расширителя, медного для измерения коэффициента теплопроводности цепи 1P 1N°, низкая температура давала значение ООО ккал / ч-М Град от 7500. upppld ^ 0L ^ GaeTSxhуменьшается от этого значения до цифры 327 ккал, которая обычно достигается! h * m> ail вызвано дефектами кристаллической меди и значительно больше в промышленной меди. Второй механизм, посредством которого тепло распределяется по твердым телам, — это передача колебательной энергии соседним атомам или молекулам в направлении снижения температуры. Этим объясняется тот факт, что закон Видемана-Франца не может быть применен к материалам, относящимся к непроводникам электричества.
- Этот механизм передачи вибрации также имеет место в случае теплопроводности твердых металлов, но здесь он обычно незначителен. Однако этот механизм имеет решающее значение для неметаллических веществ, и хотя тепловые потоки этих веществ малы по сравнению с тепловыми потоками, полученными в металлах, теплопроводность неметаллических веществ не так важна, как электропроводность. Жидкость. При измерении теплопроводности жидкости важно исключить теплообмен за счет естественной конвекции—этого можно добиться, используя очень тонкий слой жидкости с небольшой разницей температур и расположив прибор так, чтобы тепловой поток был направлен вниз.
Теплопроводность большинства жидкостей очень мала, за исключением жидких металлов. Некоторые значения теплопроводности жидкостей в целом приведены в таблице. 19. 2.«Л» G таблица 19.2 Теплопроводность жидкости K (ккал / ч■м * град） Материал 1,°C X / g,°C X Бензол•30 30 0.137 0.119 60 60 0.129 0.116 27.8 300 100 0 7.14 0.125 | 67 0.510 60 60 60 93.3 8 LH 0,122 68,5 0,585 Для расчета теплопроводности было предложено множество теорий.1 из самых ранних является теория Бриджмена 1151.It предложен механизм, с помощью которого энергия передается со скоростью звука по цепочкам молекул.
Общий энергетический поток принимается как произведение числа рядов 1-го ряда потока и единичной площади поперечного сечения па. Разделив этот продукт на ПА, мы представляем теплопроводность жидкости. Предложенная модель проста, но с помощью этого соотношения, с погрешностью не более 15% на экспериментальном изображении, можно рассчитать теплопроводность многих жидкостей, например, воды или ацетона. Газ. Теплопроводность газа основана на механизме случайного блуждания-распространения и столкновения (диффузии), а молекулы газа при высоких температурах проникают и сталкиваются между молекулами газа при низких температурах, высвобождая кинетическую энергию. energy.
Газы, которые ведут себя согласно элементарной кинематике, количество молекул на единицу объема прямо пропорционально давлению. Теплопроводность не должна зависеть от давления, так как средняя длина свободного пробега молекулы при блуждании по такому газу обратно пропорциональна pressure. It было обнаружено, что в большинстве газов при давлении, близком к атмосферному, он практически не изменяется. Но это факт. Даже при очень низком давлении теплопроводность газа стремится явно к нулю, и если сосуд меньше среднего свободного пробега молекулы газа (так называемый газ Кнудсена), то он будет пирогом даже при умеренно низком давлении. pressure.
При высоком давлении, если элементарная кинетика неприменима, предполагается, что теплопроводность зависит от давления. Отметим, что существует зависимость между теплопроводностью и вязкостью газа. Вязкость газа-это мера сопротивления, вызванного диффузией газа из области, движущейся со средней скоростью, в область, движущуюся с другой средней скоростью.
Это напоминает теплопроводность, но, как исключение, в случае теплопроводности кинетическая энергия случайного движения молекул-это величина движения, а не направленный импульс. В таблице. 19. 3 показана теплопроводность общего газа. Таблица 19. Три Теплопроводность газов при давлении, близком к атмосферному давлению х (ккал / МН * град） Материал 1,°C A.(°c). Водород. 。 。Метан — » — Бутан. 。 。 «- Гексан. 。Воздух. 。 。 0 0 0 0 0 0.1490 0.0260 0.0116 0.0107 0.0208 100 50100 20100 0.1920 0.0320 0.0201 0.0119 070273 «Поскольку механизм теплопроводности газов основан на их способности к диффузии, теплопроводность легких газов, таких как водород, должна быть относительно высокой.
Смотрите также:
| Течение в пограничном слое при высоких скоростях | Общие замечания о коэффициенте теплопроводности |
| Введение в теплопередачу | Стационарная теплопроводность |
