Стационарная теплопроводность плоской стенки
Стационарная теплопроводность решает задачи по определению закономерностей распределения температур и тепловых потоков в твердых телах. Передача тепла теплопроводностью через плоскую стенку рассчитывается по закону Фурье*. Изучая процесс теплопроводности в твердых телах Фурье экспериментально установил, что количество переданного тепла Q*(Дж) в твердых телах от одной поверхности к другой пропорционально времени t (с), коэффициенту теплопровод-ности l (Вт/(м×град), площади сечения F (м2) и градиенту температуры (dt/dx): . (1.1) Знак минус перед градиентом показывает, что положительному приращению расстояния dx соответствует отрицательное приращение температуры dt, т. е. наблюдается падение температуры по мере удаления от источника тепла. Закон Фурье можно представить в форме теплового потока , Вт (Дж/с) (1.2) или плотности теплового потока q (Вт/м2) , Вт/м2. (1.3) Из уравнения (1.1) выведем размерность коэффициента теплопроводности (1.4) Из этого выражения следует, что коэффициент теплопроводности представляет количество тепла передаваемого через площадку в 1 м2 при градиенте температуры в 1 град./м. В выражения (1.1)…(1.4) входит значение градиента grad t = dt/dx. Поэтому следует иметь в виду, что не имеет значения в каких единицах в них представлена температура, т. е. в Кельвинах или градусах Цельсия. Коэффициент теплопроводности l является физической характеристикой различных тел и зависит от состава материала, температуры, плотности, влажности и др. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы по своей природе являются пористыми. В их порах содержится воздух и влага, которые участвуют в передаче тепла. Воздух проводит тепло примерно в 100 раз хуже, чем твердые тела. Поэтому пористые тела менее теплопроводны. Вода имеет коэффициент теплопроводности в 25 раз больше, чем воздух. Поэтому влажные тела проводят тепло лучше, чем сухие. При передаче тепла температура в разных точках тела будет различна и важно знать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Такая зависимость выражается формулой (1.5) где λ0 – коэффициент теплопроводности при 0 °С; b – постоянный коэффициент. Для выполнения расчетов иногда используется значение средней теплопроводности в интервале температур от t1 до t2, определяемое по следующей формуле (1.5') ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|