Процессы теплообмена
Теплопередача — наука, изучающая процессы распространения теплоты в пространстве и передачи ее от одних тел другим. Перенос теплоты от одного тела другому или теплообмен между частями одного и того же тела происходит только при наличии разности температур.
В процессе теплового воздействия одного тела на другое теплота в соответствии со вторым законом термодинамики самопроизвольно переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. При отсутствии разности температур процесс теплопереноса прекращается и наступает тепловое равновесие тел.
Различают три способа распространения теплоты в природе — теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение (радиацию) и два вида теплообмена между телами — конвективный и лучистый.
Процесс распространения теплоты теплопроводностью является молекулярным и происходит при непосредственном соприкосновении тел или частиц тел с различной температурой. В результате соударения частиц вещества (молекул, атомов и свободных электронов) происходит обмен энергией их теплового движения: интенсивность движения частиц тела, обладающих меньшей внутренней кинетической энергией, увеличивается, а частиц тела, обладающих большей внутренней кинетической энергией, уменьшается.
Механизм распространения теплоты теплопроводностью зависит от физических свойств тела: в газообразных телах перенос теплоты теплопроводностью происходит в результате соударения молекул между собой; в металлах — путем диффузии свободных электронов; в капельных жидкостях и твердых телах — диэлектриках — путем упругих волн (упругие колебания кристаллической решетки).
Конвекцией называется процесс распространения теплоты путем перемещения жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой. Конвекция в отличие от распространения теплоты теплопроводностью может происходить только в жидкостях и газах и обусловливается перемещением самой среды. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью, поскольку при перемещении жидкости или газа отдельные части тела, имеющие разные температуры, всегда соприкасаются.
Одновременное распространение теплоты конвекцией и теплопроводностью носит название конвективного теплообмена.
Я предлагаю воспринимать конвекцию по такому закону!: Все тела при нагревании расширяются, но масса их остается прежняя, вследствие этого нагретое тело становится легче и поднимается вверх за счет вытеснения его другими тяжелыми телами. А если что-то движется в пространстве, то это движение создает поток. И в итоге все в пространстве перемешивается.
Различают естественную (свободную) и искусственную (вынужденную) конвекцию. Причиной перемещения жидкости или газа из одной части пространства в другую может быть различие плотностей отдельных частей жидкости или газа из-за их неравномерного нагрева. Более легкие объемы жидкости или газа будут подниматься вверх, а на их место будут опускаться более холодные объемы, обладающие большей плотностью. В этом случае характер движения и теплообмена определяется только условиями нагрева (температурным полем). Такое движение жидкости или газа называется свободным, а теплообмен — конвективным теплообменом в свободном потоке.
В том случае, когда движение жидкости или газа вызвано искусственно (вентилятором, насосом, компрессором и т.д.) и не связано с тепловым воздействием, движение называется вынужденным, а теплообмен — конвективным теплообменом в вынужденном потоке.
Тепловое излучение (радиация) — это излучение, возникающее в результате возбуждения частиц вещества (атомов, молекул, ионов и пр.) и распространяющееся в пространстве электромагнитными волнами. Скорость распространения электромагнитных волн в свободном пространстве (в вакууме) составляет 300 000 км/с.
При лучистом теплообмене происходит двойное превращение энергии. Внутренняя энергия излучающего тела сначала переходит в лучистую, т.е. в энергию, переносимую излучением, а затем лучистая энергия распространяется в пространстве, пока не встретит непрозрачное тело, которое полностью или частично поглотит эту лучистую энергию. При этом происходит преобразование лучистой энергии во внутреннюю энергию поглощающего тела.
Передача теплоты теплопроводностью и конвекцией происходит только в вещественной среде (в твердых телах, жидкостях, газах), в то время как перенос теплоты излучением может происходить в вакууме, т.е. без участия среды.
Необходимо отметить, что в реальных условиях весьма редко какой- либо из указанных способов распространения теплоты и видов теплообмена встречается изолированно. Так, например, в топочном пространстве котельного агрегата теплота передается от продуктов сгорания топлива к наружным стенкам кипятильных труб конвективным и лучистым те-плообменом. Через стенки труб теплота передается теплопроводностью, а затем происходит процесс теплообмена между внутренними стенками труб и кипящей водой или паром. Совокупность этих видов теплообмена называется сложным теплообменом.
В различных машинах и аппаратах передача теплоты от одной движущейся жидкости к другой осуществляется через разделяющую их твердую стенку. Такой процесс переноса теплоты называется теплопередачей.
Задачей учения о теплообмене является изучение закономерностей в отдельности как каждого вида теплообмена, так и сложного теплообмена.
В разделе ремонт отопления, можете подробно ознакомиться с нашими услугами. Что мы делаем:
- работаем круглосуточно;
- собственная аварийная служба;
- большое количество офисов по Москве и Московской области;
- используем только профессиональный инструмент;
- гарантия на выполненные работы;
- сервисное обслуживание систем отопления.
ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ
Надежный помощник по ремонту отопления.
+7(495)744-67-74
Рассчитать стоимость отопления можно в разделе калькулятор отопления
Узнать подробнее про водоснабжение
Ознакомиться с котельными тут