Transferul de caldura. Notiuni. Tipuri. Ecuatia diferentiala a conductiei termice

Transferul de căldură se referă la procesele ireversibile ale propagării căldurii în spaţiu ca urmare a schimbului de energie termică între două corpuri, două regiuni ale aceluiaşi corp sau două fluide, ca rezultat al unei diferenţe de temperatură între acestea.

Transferul de căldură, respectând cele două principii ale termodinamicii, se realizează în trei moduri: prin conducţie, prin convecţie şi prin radiaţie. Aceste moduri pot exista separat sau, cel mai adesea, combinate, în procese complexe de schimb de căldură.

1. Conducţia termică este procesul de transfer al căldurii dintr-o regiune cu temperatură mai ridicată către o regiune cu temperatură mai coborâtă în interiorul unui mediu solid, lichid sau gazos, sau între medii diferite în contact fizic direct, sub influenţa unei diferenţe de temperatură, fără existenţa unei deplasări aparente a particulelor care alcătuiesc mediile respective.

2. Convecţia termică reprezintă procesul de transfer al căldurii prin acţiunea combinată a conducţiei termice, a acumulării de energie internă şi a mişcării de amestec. Convecţia este cel mai important mecanism de schimb de căldură între o suprafaţă solidă şi un fluid (lichid sau gaz), între care există contact direct şi mişcare relativă. Fenomenul convecţiei este întotdeauna însoţit de conducţie (în fluide poate exista conducţie practic fără convecţie, dacă volumul de fluid este foarte mic - material poros, de exemplu) şi de radiaţie (cu rare excepţii în cazul fluidelor opace, ca mercurul, de exemplu). Convecţia termică este un fenomen foarte complicat, în general neliniar (de regulă este însoţit de turbulenţă), care se poate studia prin metodele similitudinii şi analogiei.

3. Radiaţia termică este procesul prin care căldura este transferată de la un corp cu temperatura ridicată la un corp cu temperatura coborâtă, corpurile fiind separate în spaţiu. Schimbul de căldură prin radiaţie se datorează naturii electromagnetice a energiei transferate sub formă de cuante de energie.

Procesele de transfer de căldură sunt procese complexe, în care apar simultan două sau trei din modurile fundamentale de căldură.

- ecuația diferențială a conducției termice

- difuzibilitatea termică

Pentru a calcula integrala trebuie să avem limitele de integrare

Condițiile de determinare:

1. Geometrice – formă, dimensiune

2. fizice – λ, c, ρ, q_v, a

3. în timp inițial și final

4. la limită – la suprafață

I. t=f(x,y,z,τ)

II. q= f(x,y,z,τ)

III.

IV.

Intr.26 Conductia stationara a unui perete plan la conditii limita de gr. 1. 17. conductia termica stationara a unui perete plan la conditii limita de gr.I. transfer global de caldura printr-un perete plan

Considerăm un perete plan omogen de grosime δ [m], dintr-un material cu conductivitatea termică λ [W/m.K], pentru care se cunosc temperaturile pe suprafeţele extreme, tp1, respectiv, tp2 [^oC] (tp1 > tp2).

Dacă lungimea şi înăţimea peretelui sunt mult mai mari decât grosimea acestuia, se pot neglija efectele de capăt, astfel încât temperatura variază unidirecţional.

Ecuaţia câmpului de temperatură devine t = t(x), iar gradientul temperaturii

este grad t=dt/dx fig3.

In acest caz, legea lui Fourier este :

perete din mai multe straturi

Date: 2015-12-11; view: 3267