Presentation 2

1. Контрольная работа по дисциплине «Основы тепловых процессов» На тему: «Основы теплопередачи. Способы передачи тепла. Основные

виды передачи тепла. Теплопроводность. Конвекция.
Лучистый теплообмен. Роль теплоты и ее использование»

2. ВВЕДЕНИЕ

Основы теплопередачи – это передача тепловой энергии от более горячего тела к более
холодному тремя основными способами: теплопроводностью через контакт, в твёрдых телах,
конвекцией перенос потоками жидкостей и газов и излучением электромагнитными волнами,
может происходить и в вакууме.
Эти механизмы часто сочетаются, образуя сложный теплообмен, например, теплоотдачу
между поверхностью и омывающей средой или теплопередачу через стенку.

3. 1.    СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА

1. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА
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, и
многоатомных газов.
Рис.1 Виды передачи тепла

4. 2. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Теплопроводность - это свойство материала проводить тепловую энергию от областей с более
высокой температурой к областям с более низкой. В микроскопическом смысле перенос энергии
осуществляется за счёт движения атомов, молекул и электронов, а также колебаний
кристаллической решётки.
Теплопроводность является ключевым параметром в физике материалов, так как определяет
эффективность теплообмена в твердых телах, жидкостях и газах.
При нагревании одного конца стержня его молекулы начинают колебаться сильнее и толкают
соседние молекулы. Те в свою очередь толкают своих соседей и так колебания распространяются
по всему стержню. Так постепенно весь стержень нагревается.
Рис.2 Теплопроводность

5. 3. КОНВЕКЦИЯ

Конвекция - явление переноса теплоты в жидкостях
или газах путем перемешивания самого вещества.
Существует
естественная
конвекция,
которая
возникает в веществе самопроизвольно при его
неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой
конвекции, нижние слои вещества нагреваются, становятся
легче и всплывают вверх, а верхние слои, наоборот,
остывают, становятся тяжелее и погружаются вниз.
Различают ламинарную и турбулентную конвекцию.
Естественной конвекции обязаны многие атмосферные
явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому
же явлению движутся тектонические плиты. Конвекция
ответственна за появление гранул на Солнце.
При вынужденной конвекции перемещение вещества
обусловлено действием каких-то внешних сил. Она
применяется, когда естественная конвекция является
недостаточно эффективной.
Рис.3 Конвекция

6. 4. ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Тепловое излучение – процесс распространения
теплоты от излучающего тела с помощью
электромагнитных волн. Он обусловлен температурой
и оптическими свойствами излучающего тела твердых
тел, и многоатомных газов.
Лучистый теплообмен - осуществляется в
результате процессов превращения внутренней
энергии вещества в энергию излучения, переноса
энергии излучения и ее поглощения веществом.
Лучистый
теплообмен
отличается
от
теплопроводности и конвекции тем, что теплота в
этом случае может передаваться через вакуум.
Сходство же его с другими способами передачи тепла
в том, что он тоже обусловлен разностью температур.
Тепловое излучение — это один из видов
электромагнитного излучения.
Другие
его
виды
радиоволновое,
ультрафиолетовое и гамма-излучения возникают в
отсутствие разности температур.
Рис. 4 Лучистый теплообмен

7. 5. РОЛЬ ТЕПЛОТЫ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Глобальные процессы теплообмена не
сводятся к нагреванию Земли солнечным
излучением. Массивными конвекционными
потоками в атмосфере определяются суточные
изменения погодных условий на всем земном
шаре. Перепады температуры в атмосфере между
экваториальными и полярными областями
совместно с кориолисовыми силами,
обусловленными вращением Земли, приводят к
появлению непрерывно изменяющихся
конвекционных потоков, таких, как пассаты,
струйные течения, а также теплые и холодные
фронты.
Перенос тепла (за счет теплопроводности) от
расплавленного ядра Земли к ее поверхности
приводит к извержению вулканов и появлению
гейзеров. В некоторых регионах геотермальная
энергия используется для обогрева помещений и
выработки электроэнергии.
Рис. 5 Погодные изменения
Рис. 6 Извержения вулканов

8.

Теплота – непременный участник почти
всех производственных процессов. Упомянем
такие наиболее важные из них, как выплавка и
обработка металлов, работа двигателей,
производство
пищевых
продуктов,
химический синтез, переработка нефти,
изготовление самых разных предметов – от
кирпичей и посуды до автомобилей и
электронных устройств.
Многие промышленные производства и
транспорт, а также теплоэлектростанции не
могли бы работать без тепловых машин –
устройств,
преобразующих
теплоту
в
полезную работу. Примерами таких машин
могут служить компрессоры, турбины,
паровые, бензиновые и реактивные двигатели.
Рис. 7 Выплавка метала
Рис. 8 Двигатель внутреннего сгорвания

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение основ теплопередачи позволяет сделать вывод, что перенос тепловой энергии
является фундаментальным процессом, связывающим физические свойства материи и
энергетические потребности человечества.
Теплообмен
осуществляется
тремя
взаимосвязанными
способами теплопроводностью через микрочастицы вещества, конвекцией переноса масс
жидкости или газа и лучистым теплообменом электромагнитными волнами.
В реальных условиях эти процессы чаще всего протекают одновременно, образуя
сложный теплообмен.
Управление способами передачи тепла позволяет оптимизировать использование
ресурсов. Например, уменьшение теплопроводности материалов теплоизоляция и
минимизация конвективных потерь являются ключевыми задачами современного
строительства и экологии.
Теплота не только обеспечивает комфортные условия жизни человека и протекание
биологических процессов, но и служит основой современной техносферы. Преобразование
тепловой энергии в механическую и электрическую остается главным способом получения
энергии в глобальном масштабе.