Решение уравнения теплопроводности для плоской стенки в стационарном процессе.
Дифференциалное уравнение теплопередачи в трехмерном пространстве.
Пусть теплопередача осуществляется только за счет теплопроводности. Выделим элементарный параллелепипед с гранями . В него по направлению X входит тепло. Количество тепла будет:
для нахождения продифференцируем уравнение Фурье, тогда:
Если прирост тепла идет по всем трем направлениям, то
Полный прирост по всем направлениям:
С другой стороны прирост тепла в элементарном параллелепипеде приведет к повышению внутренней энергии. Оно будет равно:
Это характеристика тепловой инерции вещества, чем выше А, тем быстрее нагревается или охлаждается тело
Уравнение для тепловодности, описывающее стационарные и нестационарные процессы. Если процесс нестационарен, то: , , ,
Пусть стенка будет одноплостной, а а поток тепла через нее одномерный и перпедикулярный плоскости стенки. В этом случае – напряжение потока. Из условия стационарности . Вид решения будет
Для определения используем граничные условия. Пусть – толщина, тогда
- это уравнение зависимости температуры стенки от ее толщины.
Ввод тепла принимаем за нулевую толщину.
Продифференцируем уравнение по
Если это уравнение grad подставить уравнение Фурье, то получим:
– количество тепла
– уравнение теплового потока, при теплопередаче через плоскую однослойную стенку за счет теплопроводности.