Основы теории теплопередачи в электротермических установках.

Электротермические процессы связаны с преобразованием электрической энергии в тепловую с переносом тепловой энергии внутри тела (твердого, жид­кого, газообразного) или из одного объема в другой по законам теплопередачи.

Теплопередачей (теплообменом) называется переход тепла из одной час­ти пространства к другой, от одного тела к другому или внутри тела от одной его части к другой. Непременным условием теплообмена является наличие разности температур отдельных тел или участков тел [6, 8].

Различают стационарный и нестационарный теплообмен (рисунок 3.7).

Существуют три вида теплообмена, три различных способа передачи теп­ла (рисунок 3.8).

Теплопроводность обусловлена тепловым движением и энергетическим взаимодействием микрочастиц (молекул, атомов, электронов), частицы с боль­шей энергией (более нагретые и, следовательно, более подвижные) отдают часть своей энергии менее нагретым (менее подвижным). Скорость теплопере­дачи в этом случае зависит от физических свойств вещества, в частности от его плотности. У плотных тел (металл) скорость теплопередачи больше, у порис­тых (пенопласт) – меньше

Рисунок 3.7 Блок-схема. Классификация теплообмена

Тепловой поток через плоскую стенку при установившемся режиме (оп­ределяется по закону Фурье) пропорционален разнице температур поверхности стенки и обратно пропорционален термическому сопротивлению стенки.

При передаче теплоты излучением энергия передается в форме электро­магнитных волн. Этот вид теплопередачи может иметь место лишь в прозрач­ной для этих лучей среде.

Каждое непрозрачное нагретое тело, находящееся в прозрачной среде, из­лучает во все стороны лучистую энергию, распространяющуюся со скоростью света. При встрече с другими полностью или частично непрозрачными телами эта лучистая энергия вновь превращается (полностью или частично) в тепло, нагревая эти тела. Следовательно, лучистый теплообмен сопровождается двой­ным превращением энергии - тепловой энергии в лучистую и затем вновь лу­чистой в тепловую.

Если температуры тел, между которыми осуществляется лучистый тепло­обмен, различны, то в результате теплообмена между ними тепло будет переда­ваться от более нагретого тела к менее нагретому, одно из них будет нагревать­ся, а другое - снижать свою температуру.

При излучении нагретого тела в неограниченное пространство (при одно­сторонней теплопередаче) лучистый тепловой поток пропорционален постоян­ному коэффициенту излучения абсолютно черного тела, степени черноты тела, численно равной его поглощающей способности, и абсолютной температуре нагретого тела.

Рисунок 3.8 Блок-схема. Классификация теплообмена по способу передачи тепла