Тепловой поток
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое «Тепловой поток» в других словарях:
Тепловой поток — Тепловой поток – количество теплоты, проходящее через образец в единицу времени. [ГОСТ 7076 99] Тепловой поток – поток тепловой энергии, переносимый в процессе теплообмена. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ТЕПЛОВОЙ ПОТОК — количество теплоты, переданное через изотермич. поверхность в ед. времени. Размерность Т. п. совпадает с размерностью мощности. Т. п. измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч = 1,163 Вт). Т. п., отнесённый к ед. изотермич. поверхности, наз.… … Физическая энциклопедия
ТЕПЛОВОЙ ПОТОК — количество теплоты, проходящее в единицу времени через произвольную изотермическую поверхность … Большой Энциклопедический словарь
Тепловой поток — (a. heat flow, heat flux, rate of heat flow; н. Warmefluβ, Warmestromung; ф. courant calorifique, flux de chaleur; и. corriente termico, torrente calorico, flujo termico) кол во теплоты, переданное через изотермич. поверхность в единицу… … Геологическая энциклопедия
Тепловой поток — количество теплоты, переносимое через какую либо поверхность в процессе теплообмена. Характеризуется плотностью Т. п., которая представляет собой отношение количества теплоты, перенесённой через поверхность, к интервалу времени, за который этот… … Энциклопедия техники
тепловой поток — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thermal currentthermal flowheat fluxthermal flux … Справочник технического переводчика
Тепловой поток Q — Вт количество теплоты, проходящее через ограждающую конструкцию в единицу времени. Источник: ГОСТ 26602.1 99: Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
тепловой поток — 3.22 тепловой поток (heat flax): Интенсивность теплового воздействия, определяемая количеством энергии, передаваемой на единицу площади за единицу времени, выраженная в киловаттах на квадратный метр (кВт/м2). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
тепловой поток — [heat flux] количество теплоты, переданной через изотермическую поверхность в единицу времени в процессе теплообмена, теплопередачи, отдачи или отвода. Тепловой поток, отнесенный к единице изотермической поверхности, называется плотностью… … Энциклопедический словарь по металлургии
тепловой поток Q, — 3.5 тепловой поток Q, Вт: Количество теплоты, проходящее через конструкцию или среду в единицу времени. Источник: ГОСТ Р 54853 2011: Здания и сооружения. Метод определ … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
тепловой поток — šilumos srautas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šilumos kiekis, pereinantis per tam tikrą paviršių per vienetinį laiko tarpą. atitikmenys: angl. heat flow; heat flow rate; heat flux; thermal flow; thermal flux vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Источник
Тепловой поток. Плотность теплового потока. Закон Фурье
2015-04-23
62457
Тепловой поток
Количество тепла, проходящее через данную поверхность в единицу времени, называется тепловым потоком Q, Вт 
.
Количество тепла, через единицу поверхности в единицу времени, называется плотностью теплового потока или удельным тепловым потоком и характеризует интенсивность теплообмена.
(9.4)
Плотность теплового потока q, направлена по нормали к изотермической поверхности в сторону, обратную градиенту температуры, т. е. в сторону уменьшения температуры.
Если известно распределение q по поверхности F, то полное количество тепла Qτ, прошедшее через эту поверхность за время τ, найдется по уравнению:
(9.5)
а тепловой поток:
(9.5′)
Если величина q постоянна по рассматриваемой поверхности, то:
(9.5″)
Закон Фурье
Этот закон устанавливает величину теплового потока при переносе тепла посредством теплопроводности. Французский ученый Ж. Б. Фурье в 1807 году установил, что плотность теплового потока через изотермическую поверхность пропорциональна градиенту температуры:
(9.6)
Знак минус в (9.6) указывает, что тепловой поток направлен в сторону, обратную градиенту температуры (см. рис. 9.1.).
Плотность теплового потока в произвольном направлении l представляет проекцию на это направление теплового потока в направлении нормали:
Коэффициент теплопроводности
Коэффициент λ, Вт/(м·К), в уравнении закона Фурье численно равен плотности теплового потока при падении температуры на один Кельвин (градус) на единицу длины. Коэффициент теплопроводности различных веществ зависит от их физических свойств. Для определённого тела величина коэффициента теплопроводности зависит от структуры тела, его объёмного веса, влажности, химического состава, давления, температуры. В технических расчётах величину λ берут из справочных таблиц, причём надо следить за тем, чтобы условия, для которых приведено в таблице значение коэффициента теплопроводности, соответствовали условиям рассчитываемой задачи.
Особенно сильно зависит коэффициент теплопроводности от температуры. Для большинства материалов, как показывает опыт, эта зависимость может быть выражена линейной формулой:
(9.7)
где λo – коэффициент теплопроводности при 0 °С;
β – температурный коэффициент.
Коэффициент теплопроводности газов, а в особенности паров сильно зависит от давления. Численное значение коэффициента теплопроводности для различных веществ меняется в очень широких пределах – от 425 Вт/(м·К) у серебра, до величин порядка 0,01 Вт/(м·К) у газов. Это объясняется тем, что механизм передачи теплоты теплопроводностью в различных физических средах различен.
Металлы имеют наибольшее значение коэффициента теплопроводности. Теплопроводность металлов уменьшается с ростом температуры и резко снижается при наличии в них примесей и легирующих элементов. Так, теплопроводность чистой меди равна 390 Вт/(м·К), а меди со следами мышьяка – 140 Вт/(м·К). Теплопроводность чистого железа 70 Вт/(м·К), стали с 0,5 % углерода – 50 Вт/(м·К), легированной стали с 18 % хрома и 9 % никеля – только 16 Вт/(м·К).
Зависимость теплопроводности некоторых металлов от температуры показана на рис. 9.2.
Газы имеют невысокую теплопроводность (порядка 0,01. 1 Вт/(м·К)), которая сильно возрастает с ростом температуры.
Теплопроводность жидкостей ухудшается с ростом температуры. Исключение составляют вода и глицерин. Вообще коэффициент теплопроводности капельных жидкостей (вода, масло, глицерин) выше, чем у газов, но ниже, чем у твердых тел и лежит в пределах от 0,1 до 0,7 Вт/(м·К).
Рис. 9.2. Влияние температуры на коэффициент теплопроводности металлов
Источник
Количественные характеристики переноса теплоты
Тепловым потоком или мощностью теплового потока называется количество тепловой энергии, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность. Обозначается Q, размерность .
В литературных источниках могут быть другие обозначения этой величины.
Плотность теплового потока – это количество тепловой энергии, передаваемой в единицу времени через единичную площадь поверхности. Обозначается q, размерность .
Эта величина характеризует интенсивность теплового потока с поверхности теплообмена.
Количество теплоты – количество тепловой энергии, передаваемое за произвольное время через произвольную поверхность. Обозначается , размерность Дж.
Плотность теплового потока q может быть определена по формуле, :
где F – площадь поверхности, м 2 ,
Если задана плотность теплового потока q,можно определить мощность теплового потока Q и количество переданной тепловой энергии
В общем случае тепловой поток может изменяться во времени и по пространственным координатам. Тогда соотношения будут представлены в дифференциальной форме
Важнейшими понятиями теории теплообмена является температурное поле и градиент температуры.
Температурное поле – это совокупность значений температур в пространстве и во времени.
В общем случае температурное поле записывается как некоторая функция трех координат и времени:
Различают стационарное и нестационарное температурное поле. Температурное поле, когда оно зависит от времени, называется нестационарнымтемпературным полем.
Стационарноетемпературное поле имеет место, когда температура t не зависит от времени (остается неизменным):
Если температура зависит от двух координат — имеем двумерное стационарное температурное поле
Если температура зависит только от одной координаты — имеем одномерное стационарное температурное поле
Рисунок 2.2 – Пример изотермических линий
Для иллюстрации температурного поля используются изотермические поверхности илиизотермические линии– это геометрическое место точек, температура в которых одинакова (см. рис. 2.2).
Характеристикой изменчивости температурного поля служит градиент температуры.
Градиент температуры grad t – это вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности, и численно равный производной от температуры по этому направлению, т.е. по нормали. Обозначается , размерность .
Для одномерного температурного поля градиент температуры равен: .
Градиент температуры grad t направлен в сторону увеличения температуры, показывает направление тоста температуры:
Для линейного распределения температуры по толщине пластины, представленного на рис. 2.3 (одномерное температурное поле), градиент температуры может быть определен по формуле:
Пример: Определить градиент температуры, если известна температура поверхностей стенки ; и ее толщина ;
Решение: градиент температуры
Рисунок 2.3 – Распределение температуры по толщине стены
2.3 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
Закон Фурье: вектор плотности теплового потока, передаваемого теплопроводностью , прямо пропорционален градиенту температур
где — коэффициент теплопроводности вещества, .
Знак «-» показывает, что вектор плотности теплового потока q и находятся на одной прямой линии, но направлены в разные стороны.
Тепловой поток всегда направлен в сторону уменьшения температур.
На практике широко используется выражение Фурье для одномерного температурного поля
Тепловой поток через произвольно ориентированную элементарную площадку dF равен скалярному произведению вектора плотности теплового потока на вектор элементарной площадки dF.
Количество теплоты, переданной через всю поверхность F, определяется интегрированием этого произведения по поверхности
Для постоянного во времени теплового потока q справедливо выражение
Коэффициент теплопроводности характеризует способность вещества проводить теплоту. Численно коэффициент теплопроводности равен плотности теплового потока при градиенте температуры 1 :
Например: коэффициент теплопроводности воздуха (воздух – лучший природный теплоизолятор), коэффициент теплопроводности водорода значительно больше .
В газах коэффициент теплопроводности зависит от скорости движения молекул и коэффициент теплопроводности возрастает при уменьшении массы молекулы, а также при увеличении температуры газа.
В металлах теплопроводность происходит в основном за счет теплового движения электронов (как и электропроводность).
Коэффициент теплопроводности жидкостей больше, чем у газов . Для неметаллов ; .
Вещества, у которых называются теплоизоляционными.
Источник