Температурный градиент

Температурный градиент

Если соединить точки тела с одинаковой температурой, то полу­чим поверхность равных температур, называемую изотермической. Изотермические поверхности между собой никогда не пересекаются. Они либо замыкаются на себя, либо кон­чаются на границах тела.

Рассмотрим две близкие изотермические поверхности с температурами t и t + &#&16;t (рис. 5-1). Перемещаясь из какой-либо точки А ,можно обнаружить, что интенсив­ность изменения температуры по различ­ным направлениям неодинакова. Если перемещаться по изотермической поверхности, то изменения температуры не происходит по определению. Если же перемещаться вдоль какого-либо направления S, то будет наблюдаться изменение температуры. Наибольшая разность температур на единицу длины наблюдается в направлении нор­мали к изотермической поверхности. Предел отношения изменения температуры &#&16;t к расстоянию между изотермами по нормали &#&16;n, когда &#&16;n стремится к нулю, называют градиентом температуры:

Температурный градиент есть вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону возрастания температуры, и численно равный производной от температуры по нормали п. За положительное направление градиента принимается направление возрастания температур.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Температурное поле. Градиент температуры. Тепловой поток

Теоретические основы теплотехники. Теплопередача: Учебное пособие. –: Изд. 2010. – 118 с.

В учебном пособии изложена теория основных разделов дисциплины. Выделены важнейшие положения, законы, методы теплотехнических расчетов. По каждой теме имеются вопросы и задания для контроля знаний, примеры решения задач. Приложение содержит справочный материал.

Пособие подготовлено на кафедре теоретической и промышленной теплотехники, соответствует программе дисциплины и предназначено для студентов специальности 100700 «Промышленная теплотехника» и 100500 «Тепловые электрические станции» Института дистанционного образования.

Ю.В. Видин – зав. каф. теоретических основ теплотехники Красноярского политехнического университета, профессор, кандидат технических наук;

С.В. Голдаев – старший научный сотрудник научно-исследовательского
института прикладной математики и механики при Томском госуниверситете, кандидат технических наук.

Ускорение научно – технического прогресса связано с полным удовлетворением потребностей страны в топливно-энергетических ресурсах. Наряду с увеличением добычи топлива и производства энергии эта задача решается путем осуществления активной энергосберегающей политики во всех отраслях народного хозяйства. Большинство современных производств сопровождаются теплотехнологическими процессами, от правильного ведения которых зависит производительность и качество выпускаемой продукции. В связи с этим, а также проблемами создания безотходной технологии и охраны окружающей среды значительно возросла роль теплотехники как науки, теоретическую базу которой составляют термодинамика и теплопередача.

Теплопередача изучает законы переноса теплоты. Исследования показывают, что теплопередача является сложным процессом. При изучении этот процесс расчленяют на простые явления. Задачей курса является изучение простых и сложных процессов переноса теплоты в различных средах.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Способы переноса теплоты

Теплота самопроизвольно передается от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой. При отсутствии разности температур теплообмен прекращается и наступает тепловое равновесие.

Различают три способа переноса теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность передача теплоты при контакте между телами и частицами тела. Теплопроводностью тепло передается по твердым телам, в жидкостях и газах.

Конвекция – перемещение массы жидкости или газа из среды с одной температурой в среду с другой температурой. Если движение вызвано разностью плотностей нагретых и холодных частиц – это естественная конвекция. если разностью давлений – вынужденная конвекция. Конвекцией теплота передается в жидкостях и газах.

Тепловое излучение – процесс распространения теплоты от излучающего тела с помощью электромагнитных волн. Он обусловлен температурой и оптическими свойствами излучающего тела (твердых тел, трех- и многоатомных газов).

В твердых телах теплота передается только теплопроводностью. Только излучением теплота передается между телами, расположенными в вакууме. Конвекцию невозможно отделить от теплопроводности.

Совместный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом.

Конвективный теплообмен между поверхностью и омывающей ее средой называется теплоотдачей .

Передача теплоты одновременно двумя или тремя способами называется сложным теплообменом .

Передача теплоты от одной среды к другой через разделяющую их стенку называется теплопередачей .

Температурное поле. Градиент температуры. Тепловой поток

Температурное поле тела или системы тел – это совокупность мгновенных значений температур во всех точках рассматриваемого пространства. В общем случае уравнение температурного поля имеет вид

1.3 Температурный градиент

Рисунок 1.1- Изотермы

На рисунке 1.1 приведены изотермы, температу­ры которых отличаются на Температурный градиентt.

Температура в теле изменяется только в направлениях, пересекающих изотермические поверхности. При этом наибольший перепад температуры на единицу длины происходит в направления нормали к изотермической поверх­ности.

Возрастание температуры в направлении нормали к изотермической поверхности характеризуется градиентом температуры.

Градиент температуры есть вектор, направленный по нормали к изо­термической поверхности в сторону возрастания температуры и числен­но равный производной от температуры по этому направлению, т. е.

где nо —единичный вектор, нормальный к изотермической поверхности и направленный в сторону возрастания температуры; dt/dn — производ­ная температура по нормали n.

Скалярная величина температурного градиента dt/dn не одинакова для различных точек изотермической поверхности. Она больше там, где расстояние Температурный градиентмежду изотермическими поверхностями меньше. Скаляр­ную величину температурного градиента dt/dn мы будем также назы­ватьтемпературным градиентом .

Величина dt/dn в направлении убывания температуры отрица­тельна.

Проекции вектора grad t на координатные оси Ох, Оу, Оz будут равны:

Тема: ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ О ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

1.4 Тепловой поток. Закон Фурье

1.5 Коэффициент теплопроводности

1.4 Тепловой поток. Закон фурье

Необходимым условием распространения теплоты является нерав­номерность распределения температуры в рассматриваемой среде. Та­ким образом, для передачи теплоты теплопроводностью необходимо неравенство нулю температурного градиента в различных точках тела.

Согласно гипотезе Фурье количество теплоты dQ, Дж, про­ходящее через элемент изотермической поверхности dF за промежуток времени dТемпературный градиент, пропорционально температурному градиенту dt/dn.

Опытным путем установлено, что коэффициент пропорциональности в уравнении (1.8) есть физический параметр вещества. Он характери­зует способность вещества проводить теплоту и называется коэффи­циентом теплопроводности.

Количество теплоты, проходящее в единицу времени через единицу

площади изотермической поверхности Температурный градиент,Температурный градиентВт/м 2. называется плот­ностью теплового п о т о к а. Плотность теплового потока есть вектор, определяемый соотношением

Вектор плотности теплового потока q направлен по нормали к изо­термической поверхности. Его положительное направление совпадает с направлением убывания температуры, так как теплота всегда пере­дается от более горячих частей тела к холодным. Таким образом, век­торы q и grad t лежат на одной прямой, но направлены в противопо­ложные стороны. Это и объясняет наличие знака «минус» в правых частях уравнений (1.9) и (1.8).

Линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора

q, называются линиями теплового потока. Линии теплового по­тока ортогональны к изотермическим поверхностям (рисунок 1.2).

Температурный градиент

Рисунок 1.2 – Изотермы и линии теплового потока

Скалярная величина вектора плотности теплового потока q, Вт/м 2. будет равна:

Многочисленные опыты подтвердили справедливость гипотезы Фурье. Поэтому уравнение (1.8), так же как и уравнение (1.9), явля­ется математической записью основного закона теплопроводности, ко­торый формируется следующим образом: плот­ность теплового потока пропорциональна гради­енту температуры.

Количество теплоты, проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность F, называется тепловым потоком. Если гра­диент температуры для различных точек изотер­мической поверхности различен, то количество теплоты, которое пройдет через всю изотермиче­скую поверхность в единицу времени, найдется как

где dF —элемент изотермической поверхности. Величина Q измеряется в ваттах.

Полное количество теплоты Q, Дж, прошедшее за время т через изотермическую поверхность F, равно:

Из сказанного следует, что для определения количества теплоты, проходящего через какую-либо поверхность твердого тела, необходи­мо знать температурное поле внутри рассматриваемого тела. Нахожде­ние температурного поля и является главной задачей аналитической теории теплопроводности.

Температурный градиент

Температурный градиент является векторной величиной.  [1]

Температурный градиент вдоль поры, соединяющей два закрытых объема в капиллярно-пористом материале, может вызвать еще один специфический вид переноса массы, если по тонкому капилляру движение газа ( пара) происходит в режиме кнудсеновского течения. Действительно, если длина свободного пробега молекул превышает диаметр капилляра, то молекулы перемещаются навстречу друг другу со скоростями теплового движения без взаимных столкновений и условием механического равновесия системы служит равенство числа молекул во встречных потоках, а не равенство давлений, как это имеет место в случае сплошной среды, когда молекулы сталкиваются преимущественно друг с другом. При этом оказывается, что если при наличии разности температуры в капиллярно-пористом материале давление одинаково во всех его точках, то газ по микрокапилляру перемещается в сторону большей температуры.  [2]

Температурный градиент в поперечном направлении из-за циркуляционного течения пренебрежимо мал по сравнению с продольным градиентом.  [3]

Температурный градиент определяется на основании опытных данных. Величина а зависит от температуры и энергии активации.  [4]

Температурный градиент в этом случае горизонтальный, а горячая и холодная стенки расположены вертикально. Конвекционный поток поднимается у горячей стенки и опускается у холодной. Молекулы, диффундирующие к горячей стенке, поднимаются потоком вверх по колонне. Если, как показано на схеме, в верху колонны расположен резервуар, то продукт, накапливающийся у горячей стенки, или верхний продукт, будет концентрироваться в этом резервуаре.  [6]

Температурный градиент характеризует интенсивность изменения температуры и является вектором, направленным по нормали к изотермической поверхности.  [7]

Температурный градиент в футеровке уменьшает теплоизоляция со стороны охлаждения.  [8]

Температурный градиент является вектором, положительное направление которого совпадает с возрастанием температуры. Значение температурного градиента, взятое с обратным знаком, называется падением температуры.  [9]

Температурный градиент определяется на основании опытных данных.  [10]

Температурный градиент обусловлен преимущественным разогревом проводящего канала, а циклические изменения температуры вызваны разогревом кристалла при прохождении импульсов тока и остыванием в промежутках между импульсами.  [12]

Температурные градиенты вследствие искажений, обусловленных неоднородностя-ми линии и датчика, определяются одновременно. Предположив, что термоэлектрическая составляющая напряжения имеет ту же полярность, что и напряжение Холла при 9 0 и 270, эта составляющая будет равна О, а при 0 180 она будет иметь обратную полярность.  [13]

Температурные градиенты. фактически наблюдаемые при работе диффузионной камеры, согласуются с теорией [11] и зависят от давления газа и скорости ионизации в соответствии с предсказаниями теории, хотя точного сравнения теории и эксперимента не было сделано. В частности, для более высоких давлений или ионных нагрузок требуются большие температурные градиенты, что, в свою очередь, приводит при фиксированной температуре дна к уменьшению высоты чувствительного слоя.  [14]

Температурный градиент обусловливает появление термических напряжений.  [15]

Страницы:    9ensp;9ensp;1  9ensp;9ensp;2  9ensp;9ensp;3  9ensp;9ensp;4

Поделиться ссылкой:

Градиент температурный это:

Смотреть что такое «Градиент температурный» в других словарях:

Градиент температурный — – величина изменения температуры на единицу длины в направлении распространения теплоты, т. е. по направлению нормали к изотермической поверхности. Выражают в Кельвинах на метр (К/м) или в градусах Цельсия на метр (°С/м). [Справочник… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

градиент температурный в медицине — разность между температурой поверхности тела и температурой внутренних органов … Большой медицинский словарь

температурный градиент — Величина, характеризующая понижение температуры воздуха с ростом высоты, в среднем равная 0,6°С на 100 м высоты. Syn. вертикальный градиент температуры … Словарь по географии

температурный градиент — перепад температур — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М. ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы перепад температур EN temperature gradient … Справочник технического переводчика

температурный градиент воды в водогрейном котле — Разность температур воды на выходе из водогрейного котла и входе в котел. [ГОСТ 25720 83] Тематики котел, водонагреватель … Справочник технического переводчика

ГРАДИЕНТ — векторная величина, характеризующая скорость изменения физ. поля по направлению (напр. температурный градиент, вертикальный градиент силы тяжести и т. п.). Г. можно получить расчетным путем (в простейшем случае как разность значений поля в двух… … Геологическая энциклопедия

температурный градиент — temperatūros gradientas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. temperature gradient vok. Temperaturgradient, m rus. градиент температуры, m; температурный градиент, m pranc. gradient de température, m; gradient thermique, m … Fizikos terminų žodynas

градиент — а; м. [от лат. gradiens (gradientis) шагающий] Спец. Мера возрастания или убывания в пространстве какой л. физической величины при перемещении на единицу длины. Температурный г. Г. влажности. Г. скорости ветра. ◁ Градиентный, ая, ое. * * *… … Энциклопедический словарь

температурный градиент — temperatūros gradientas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Temperatūros pokyčio ir atstumo tarp izoterminių paviršių pokyčio normalės kryptimi santykio riba: lim(dT/dn) = gradT. Matavimo vienetas – K/m. atitikmenys: angl. gradient of… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Температурный градиент воды в водогрейном котле — 27. Температурный градиент воды в водогрейном котле Разность температур воды на выходе из водогрейного котла и входе в котел Источник: ГОСТ 25720 83: Котлы водогрейные. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *