Контрольная работа на тему Теромодинамика, теплопередача и гидравлика (Вариант 8)

Содержание:

Введение 3
1. Понятие теплопередачи 4
2. Закон теплопроводности Фурье. 6
3. Коэффициент теплопроводности. 7
Заключение 9
Практическое задание. 10
Список использованной литературы 11

Введение:

Термодинамика — это наука, которая опирается на обобщенные факты, полученные опытным путем. Происходящие в термодинамических системах процессы описываются при помощи использования макроскопических величин. В их список входят такие параметры, как концентрация, давление, температура и тому подобные. Понятное дело, что к отдельным молекулам они неприменимы, а сводятся к описанию системы в общем ее виде (в отличие от тех величин, которые используются в электродинамике, например).
Теплопередача — это физический процесс, суть которого заключается в передаче тепловой энергии. Обмен происходит между двумя телами или их системой. При этом обязательным условием будет передача тепла от более нагретых тел к менее нагретым [4, 18].
Теплопередача — это тот самый вид явления, который может происходить и при прямом контакте, и при наличии разделяющих перегородок. В первом случае все ясно, во втором же в качестве преград могут быть использованы тела, материалы, среды. Теплопередача будет происходить в случаях, если система, состоящая из двух или более тел, не находится в состоянии теплового равновесия. То есть, один из объектов имеет большую или меньшую температуру по сравнению с другим. Вот тогда происходит передача тепловой энергии. Логично предположить, что она завершится тогда, когда система придет в состояние термодинамического, или теплового равновесия. Процесс происходит самопроизвольно, о чем нам может рассказать второе начало термодинамики [3, 62].
Целью контрольной работы является исследование вопросов термодинамики, а именно понятия теплопередачи, закона теплопроводности Фурье, коэффициента теплопроводности и решение задачи в практическое части
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
— изучить теоретические вопросы
— выполнить практическую часть .

Заключение:

Теплопроводность является процессом передачи внутренней энергии от нагретых участков тела к его холодным частям. Подобный процесс осуществляется с помощью беспорядочно движущихся атомов, молекул, электронов. Такой процесс может происходить в телах, которые имеют неоднородное распределение значений температур, но будет отличаться в зависимости от агрегатного состояния рассматриваемого вещества. Можно рассматривать данную величину в качестве количественной характеристики способности тела к провождению тепла [6, 158].
Удельной теплопроводностью называют количество тепла, которое может проходить через материал, имеющий толщину 1м, площадь 1 м²/сек. Долгое время считали, что существует взаимосвязь между передачей тепловой энергии и перетеканием от тела к телу теплорода. Но после проведения многочисленных экспериментов была выявлена зависимость подобных процессов от температуры.
В реальности при проведении математических расчетов, касающихся определения количества теплоты, передаваемой разными способами, учитывают проводимость путем конвекции, а также проникающее излучение. Коэффициент теплопередачи связан со скоростью передвижения жидкости, характером движения, его природой, а также с физическими параметрами движущейся среды. В качестве носителей лучистой энергии выступают электромагнитные колебания, имеющие разную длину волн. Излучать их могут любые тела, температура которых превышает нулевое значение.
Излучение является результатом процессов, происходящих внутри тела. При попадании его на другие тела наблюдается частичное ее поглощение и частичное поглощение телом. Закон Планка определяет зависимость плотности поверхностного потока излучения черного тела от абсолютной температуры и длины волны. Простейшие виды теплообмена, которые были рассмотрены выше, не существуют по отдельности, они взаимосвязаны друг с другом [9, 163]..
Сочетание их является сложным теплообменом, который предполагает серьезное изучение и детальное рассмотрение. В теплотехнических расчетах используют суммарный коэффициент передачи тепла, который представляет собой совокупность коэффициентов теплоотдачи соприкосновением, которое учитывает теплопроводность, конвекцию, излучение. При правильном подходе и учете отдельных тепловых явлений можно с высокой достоверностью рассчитать количество теплоты, переданное телу.

Фрагмент текста работы:

1. Понятие теплопередачи
Теплопередача — это важный физический процесс. Он предполагает перенос теплоты и является сложным процессом, который состоит из совокупности простых превращений.
Существуют определенные виды теплопередачи: конвекция, теплопроводность, тепловое излучение.
Существуют три вида теплопередачи [7, 253].:
1) теплопроводность — теплопередача от более нагретых участков твердых тел к менее нагретым;
2) конвекция — передача теплоты струями жидкостей или газов;
3) излучение — передача теплоты посредством электромагнитных волн.

1. Теплопроводность — способность материала передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на противоположных поверхностях. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты, проходящей за 1 ч через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях образца 1 градуса Цельсия. Наиболее полно теплопроводность проявляется в сплошных твердых телах, но также имеет место и в капельных жидкостях и газах. Теплопроводность выражается в Вт/(м К) или Вт/(м градус Цельсия). Теплопроводность зависит от средней плотности и химико-минерального состава материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры материала. Чем больше пористость (меньше средняя плотность), тем ниже теплопроводность материала. С увеличением влажности материала теплопроводность резко увеличивается, т.е. снижаются показатели теплоизоляционных свойств материала. Различные материалы проводят теплоту по-разному: одни — быстрее (например: металлы), другие — медленнее (теплоизоляционные материалы).
Количественным показателем теплопроводности различных тел служит коэффициент теплопроводности – λ (лямбда). Коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла в Джоулях(Дж), проходящему через 1м2 ограждения толщиной в 1 м в единицу времени при разности температур поверхностей ограждения 1 °С, и имеющим размерность Вт/(м×°С). Строительные материалы имеют коэффициенты теплопроводности в пределах от 3,5 (гранит) до 0,04 Вт/(м×°С) (пенополистирол). Определяется λ экспериментальным путем и зависит от плотности, влажности, температуры и структуры материала. [1, 23].
2. Конвекция — перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества или комбинация диффузии и беспорядочного движения молекул. Вблизи поверхности скорость потока мала, при этом диффузия увеличивается. При удалении от поверхности беспорядочное движение увеличивается.
Конвективная теплопередача бывает вынужденной или принудительной конвекцией и естественной конвекцией [10, 311].
Вынужденная конвекция происходит под воздействием внешних сил, таком как, например, у вентилятора. Естественная конвекция возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и погружаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова.