Таблица теплоотдачи: таблица, что это, у каких батарей она лучше, самая высокая, пример расчета в кВт, сравнение

Содержание

Мощность и теплоотдача алюминиевых радиаторов и других батарей

Монтаж новых батарей отопления всегда влечет за собой проблему выбора, притом у большинства людей нет конкретной информации о том или другом виде радиаторов. Проведем сравнение таких важных параметров, как допустимое рабочее давление, теплоотдача алюминиевых радиаторов и других видов батарей, что поможет решить, какие радиаторы лучше, и сделать правильный выбор. Именно материал изготовления оказывает решающее влияние на основные характеристики отопительного оборудования.

Сравнение теплоотдачи радиаторов разных видов

Одним из принципиально главных параметров является тепловая мощность, есть и другие факторы, чье значение не менее важно. Выбирать радиатор только по одной этой характеристике – неправильно. Необходимо знать, при каких условиях определенный тип отопительных обогревателей выдаст определенный тепловой поток, и какой период времени он может прослужить.

Правильнее будет все технические характеристики секционных радиаторов, а конкретнее:

  • алюминиевые;
  • биметаллические;
  • чугунные.

Сравним отопительные батареи по следующим ключевым характеристикам, которые напрямую влияют на их подбор:

  • тепловая мощность;
  • допустимое рабочее давление;
  • давление опрессовки;
  • объем;
  • вес.

Важно! Максимальный уровень нагрева теплоносителя не входит в расчеты, поскольку у любого типа радиаторов данный параметр достаточно высок, что уже делает их пригодными для установки в жилых помещениях.

В частных загородных домах или коттеджах давление теплоносителя бывает не выше 3 Бар, в домах подключенных центральной системе отопления этот параметр бывает 6 -15 Бар, все зависит от того, сколько этажей в здании.

Необходимо помнить и гидроударах, данное явление не является редкостью во время пуска в работу центральных тепловых сетей. Из-за этого в такую систему подойдут не все типы радиаторов, а параметр теплоотдачи необходимо сравнивать, учитывая параметры прочности изделия.

Вес и вместительность радиаторов также играют немаловажную роль в подключении их в систему отопления в частном доме. Если знать емкость радиатора, можно легко рассчитать общий объем воды в системе и, таким образом, сделать расчет теплоотдачи конкретного радиатора или батарей отопления. Вес изделия необходимо знать, чтобы определить метод крепления к наружной стене, которая построена, к примеру, из какого-либо пористого материала (газобетон) либо по каркасной технологии.

Теплоотдача различных радиаторов отопления таблица:

У стальных радиаторов теплоотдача находится на уровне около 120 Вт.

Самая высокая тепловая мощность у медных приоров отопления – около 400Вт!

Как рассчитать сколько нужно секций?

Чтобы обогреть все помещения потребуется знать мощность, которая потребуется для каждого помещения, только после этого расчет теплоотдачи батареи. Расчет тепла, которое потребуется для обогрева помещения, необходим для того, чтобы узнать из скольких секций должен состоять радиатор.

Чтобы определить, сколько тепла потребуется для обогрева комнаты применяется довольно простая формула. Исходя от места расположения, количество берется то количество теплоты, которое потребуется на 1м3 помещения, для южной стороны это значение будет 35 Вт/ м3 и 35 Вт/м3 для северной. Таким образом, объем требуемого помещения на одну из величин и в итоге узнаем необходимую мощность.

Для расчета мощности биметаллических или алюминиевых батарей, нужно учитывать параметры указанные производителем в паспорте. Исходя из этих данных, для одной секции батареи при DT = 70. Это говорит о том чему равняется тепловой поток при температуре подачи 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. Это учитывая что температура внутри помещения будет около 18ºС.

Исходя из данных нашей таблицы, у биметаллического радиатора, одна секция с межосевым размером 500 мм составляет 204 Вт, но с учетом того что температура теплоносителя в подаче будет 105ºС.

Расчет мощности. Нынешние системы, тем более индивидуальные настолько сильно не нагревают теплоноситель, а это означает, что тепловой поток будет меньше.  Для получения реальных значений необходимо просчитать характеристику DT для конкретных условий по формуле:

DT = (tпод + tобр) / 2 – tкомн,

где: tпод – температура воды в подающем трубопроводе; tобр – то же, в обратке;  tкомн – температура внутри комнаты.

После этого теплоотдачу, указанную в паспорте изделия, необходимо умножить на поправочный коэффициент, который принимается в соответствии от значений DT по таблице:

К примеру, температура теплоносителя составляет 80/60оС, температура в комнате будет равна 21оС  характеристика DT будет равна (80 + 60) / 2 – 21 = 49, поправочный коэффициент при этом составит – 0.63.  В этом случае тепловой поток от одной секции такого же биметаллического радиатора будет равняться 204*0.63 = 128.5 Вт. Руководствуясь этими данными, подбирается необходимое количество секций, которые будут хорошо прогревать комнату.

У каких радиаторов теплоотдача лучше?

Как это видно из приведенной таблицы, где сравниваются теплоотдачи отопительных батарей, самая высокая мощность у биметаллических радиаторов отопления. Они представляют собой ребристый алюминиевый корпус, внутри которого находится прочный сварной каркас из металлических трубок, предназначенных для протока теплоносителя.

Данный вид отопительного оборудования отлично подойдет как для установки в частном доме с индивидуальной системой, так и для централизованной системы отопления. Главным минусом таких изделий является их высокая стоимость. Однако наилучшая теплоотдача биметаллических отопительных радиаторов, часто, позволяет сделать выбор в их сторону.

Несколько ниже теплоотдача у батарей из алюминия, но они немного легче и дешевле биметаллических. Данный вид радиаторов тоже можно монтировать в любых помещениях, но с условием наличия индивидуальной котельной с узлом водоподготовки. Одним из главных недостатков таких изделий является низкая устойчивость алюминия к электрохимической коррозии из-за теплоносителя низкого качества, который, как правило, свойственен центральным теплосетям. Батареи из этого материала лучше всего монтировать в индивидуальных системах.

Довольно сильно от остальных отличается теплоотдача чугунных радиаторов, которая гораздо ниже, несмотря на большую массу и емкость секций. Кажется, что подобные  данные не позволяют данным изделиям конкурировать с предыдущими. Но их главным преимуществом являются – долгий срок службы и устойчивость к коррозии. Радиаторы из серого чугуна могут прослужить полвека, абсолютно не реагируя на качество теплоносителя.

А кроме этого из-за своей вместительности и массивности у подобных радиаторов самая большая тепловой инерцией. Это говорит о том, что чугунные батареи будут оставаться теплыми достаточно долго. Если рассматривать устойчивость к высокому давлению, то здесь радиаторам из чугуна похвастаться нечем. Устанавливать их в систему с высоким давлением довольно рискованно.

Радиаторы, изготовленные из стали, будут оптимальным решением для монтажа в автономных отопительных системах. Для центрального отопления подобные изделия не самый удачный вариант, из-за низкой устойчивости к высокому давлению.

Из положительных свойств данных изделий хочется выделить небольшой вес, высокую тепловую инертность, устойчивость к коррозии и достаточно хорошие показатели теплоотдачи. Из-за более узкого проходного отверстия, чем у стандартных стояков, они забиваются гораздо  реже.

Но теплоотдача не является единственным параметром, который влияет на выбор нужной модели. Конечное решение должно приниматься только после того, как будут изучены и такие параметры как прочность, рабочее давление, устойчивость к коррозии и  естественно цена.

Если разобрать более широкий спектр производителей, то ведущие позиции отдаются алюминиевым изделиям, благодаря высокой теплоотдаче и другим параметрам. Биметаллические будут стоить дороже, хотя единственным их преимуществом можно назвать, пожалуй, только рабочее давление.

Более бюджетное решение – стальные радиаторы отопления, чугунные – наоборот, для ценителей. Если не смотреть на советскую модель чугунных батарей марки МС140, стандартную «гармошку», то ретро радиаторы одни из самых дорогих.

Таблица полных коэффициентов теплообмена / коэффициентов теплопередачи для подогрева рабочей среды резервуара с помощью парового, водяного, солевого или масляного змеевика (витого трубопровода с теплоносителем или холодоносителем)





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Конвекционный и полный теплообмен. Коэффициенты теплообмена. Коэффициенты тепловой проводимости поверхностей. Тепловыделение, теплопотери  / / Таблица полных коэффициентов теплообмена / коэффициентов теплопередачи для подогрева рабочей среды резервуара с помощью парового, водяного, солевого или масляного змеевика (витого трубопровода с теплоносителем или холодоносителем)

Поделиться:

   

Таблица полных коэффициентов теплообмена / коэффициентов теплопередачи для подогрева рабочей среды резервуара с помощью парового, водяного, солевого или масляного змеевика (витого трубопровода с теплоносителем или холодоносителем)

Таблица ниже содержит полные коэффициенты теплообмена для некоторых распространенных комбинаций теплоносителя в трубе змеевика и рабочей среды в резервуаре

Рабочие среды Полный коэффициент теплообмена — U —
Вт/м2К=Вт/(м2*oC) БТЕ/(фут2 oF*час)
Водяной пар и Водяные растворы, принудительная циркуляция в резервуаре  (Steam to Aqueous Solutions, agitated) 800 — 1200 140 — 210
Водяной пар и Водяные растворы, естественная конвекция (Steam to Aqueous Solutions, natural convection) 340 — 570 60 — 100
Водяной пар в маслах и легких нефтепродуктах, естественная конвекция (Steam to Light Oil, natural convection) 170 30
Водяной пар в мазутах и густых смазках, естественная конвекция (Steam to Heavy Oil, natural convection) 85 — 115 15 — 20
Водяной пар в мазутах и густых смазках, естественная конвекция (Steam to Heavy Oil, agitated) 140 — 310 25 — 55
Водяной пар в животных жирах, естественная конвекция (Steam to Fat, natural convection) 30 — 60 5 — 10
Водяной пар в органических жидкостях,  принудительная циркуляция в резервуаре  (Steam to Organics, agitated) 510 — 800 90 — 140
Горячая вода (теплоноситель) в масле, естественная конвекция (Hot Water to Oil, natural convection) 34 — 140 6 — 25
Горячая вода (теплоноситель) в воде, естественная конвекция (Hot Water to Water, natural convection) 200 — 370 35 — 65
Горячая вода (теплоноситель) в воде, принудительная циркуляция в резервуаре  (Hot Water to Water, agitated) 480 — 850 90 — 150
Масло (теплоноситель) в органических жидкостях, принудительная циркуляция в резервуаре  (Heat transfer oil to Organics, agitated) 140 — 280 25 — 50
Рассолы (теплоносители), принудительная циркуляция в резервуаре  (Salt brine to Water, agitated 280 — 630 50 — 110
Охлаждающая вода (теплоноситель) в глицерине, принудительная циркуляция в резервуаре  (Cooling Water to Glycerine, agitated) 280 — 430 50 — 75

Пример — теплопередача от парового змеевика:

Змеевик DN(Ду)50 с внешним диаметром 60.3 мм (0.0603 м)и длиной 10 м при абсолютном давлении 1 бар и температуре 120o C погружен в резервуар с маслом при 50 oC, вычисления:
  • Площадь поверхности змеевика:
    • A = π (0.0603 m) (10 m)  = 1.89 m2
  • В таблице находим коэффициент теплопередачи, равный 170 Вт/м2oС для этой комбинации сред  и высчитываем мощность теплообмена:
    • Q = (1.89 м2)*((120 oC) — (50 oC))*(170 Вт/м2oC)   = 22491 Вт  22,5 кВт
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Коэффициент теплоотдачи поверхность — воздух. Расчет в Excel.

Опубликовано 06 Апр 2020

Рубрика: Теплотехника | 12 комментариев

В статье рассмотрен расчет мощности теплового потока от горизонтальных и вертикальных плоских поверхностей тела, помещенного в «безразмерное» воздушное пространство при принудительной и естественной конвекции с учетом радиационной составляющей теплоотдачи.

Зная коэффициент теплоотдачи на поверхности (α), разделяющей твердое тело и окружающее это тело воздушное пространство, очень просто определить мощность теплового потока (Q) по известной разности температур (Δt).

Q=α*A*Δt, Вт – мощность теплового потока от или к поверхности тела.

  • α=αк+αр, Вт/(м2*К) – суммарный коэффициент теплоотдачи на границе воздух – поверхность тела
    • αк=?, Вт/(м2*К) – коэффициент конвективной теплоотдачи
    • αр=ε*5,67*10-8*((tп+273,15)4— (tв+273,15)4)/(tп-tв)), Вт/(м2*К) – коэффициент радиационной теплоотдачи (теплоотдачи излучением), ε – степень черноты поверхности
  • А, м2 – площадь поверхности
  • Δt=|tп-tв|, К – разность температур поверхности и воздушной среды
    • tп, °C – температура поверхности
    • tв, °C – температура воздуха

Основная сложность расчета заключается в определении коэффициента конвективной теплоотдачи (α

к)! Автоматизировать в первую очередь решение этой трудоемкой задачи поможет Excel.

Нестабильность процесса естественной конвекции у поверхностей различной формы и расположения в пространстве породила большое разнообразие эмпирических формул для вычисления коэффициента конвективной теплоотдачи (αк). Неизбежные погрешности экспериментальных данных привели к тому, что результаты вычислений для одних и тех же поверхностей и условий по формулам разных авторов отличаются друг от друга на 20% и более.

После тщательного детального ознакомления с материалами современных западных изданий по теплообмену (список литературы – в конце статьи) были выбраны формулы, рекомендованные к применению большинством авторов, для использования в представленной далее программе в Excel.

Схемы теплообмена:

На представленных ниже рисунках показаны 8 вариантов схем, для которых программа может выполнить вычисления.

Розовый цвет пластин свидетельствует о том, что они горячее окружающего воздуха. Голубой цвет – пластины холоднее воздуха.

На схемах 1а и 1б воздух принудительно движется (вентилятор, ветер) вдоль поверхности пластины независимо от её ориентации в пространстве. На всех остальных схемах окружающий воздух находится в спокойном состоянии (помещение, полный штиль), а положение пластин сориентировано в пространстве.

Расчет в Excel:

Формулы алгоритма программы:

t0=(tв+tп)/2

l0=L – для схем 1а и 1б

l0=(B*L)/(2*(B+L)) – для схем 2а, 2б, 3а, 3б, 4а, 4б

Для определения теплофизических параметров воздуха при определяющей температуре (t0) в диапазоне -70°C … +1200°C использованы формулы из предыдущей статьи на сайте.

Re=w*l0

Gr=g*β*|tпtв|*l032

Ra=Gr*Pr

αк=Nu*λ/l0

αр=ε*0,00000005670367*((tп+273,15)4— (tв+273,15)4)/(tп-tв)) – при tв<tп

*)αр=0 – при tв>tп

α=αк+αр

q=α*(tп-tв)

Q=q*B*L

*)Нагрев поверхностей Солнцем или иными источниками теплового излучения программой игнорируется.

Вычисление теплофизических параметров воздуха и числа Нуссельта, как видно из вышеприведенных формул, являются ключевыми и самыми трудоемкими при определении конвективного коэффициента теплоотдачи.

Тестирование программы проводилось на примерах из книг, представленных в  конце статьи. Отклонения результатов в основном не выходили за пределы ±5%.

Замечание:

В отечественной теплотехнической литературе для решения рассмотренных задач широко используются формулы второй половины прошлого века М.А. Михеева и В.П. Исаченко, которые в современной западной литературе не упоминаются. Беглый сравнительный анализ результатов расчетов по формулам разных авторов дал противоречивые и неоднозначные ответы. Если при принудительной конвекции результаты фактически идентичны, то при естественной конвекции отличаются порой на 30% и более, но иногда почти совпадают…

Литература:
  1. John H. Lienhard IV, John H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook (Fifth Edition), 2019.
  2. Frank Kreith, Raj M. Manglik, Mark S. Bohn, Principles of heat transfer (Seventh Edition), 2011.
  3. Adrian Bejan, Convection Heat Transfer (Fourth Edition), 2013.
  4. Michel Favre-Marinet, Sedat Tardu, Convective Heat Transfer, 2009.
  5. Harlan H. Bengtson, Convection Heat Transfer Coefficient Estimation, 2010.
  6. Rajendra Karwa, Heat and Mass Transfer, 2017.
  7. Stuart W. Churchill, Humbert H. S. Chu, Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 18, Issue 11, November 1975.
  8. http://people.csail.mit.edu/jaffer/SimRoof/Convection/
  9. И. И. Кирвель, М. М. Бражников, Е. Н. Зацепин ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ТЕПЛООБМЕНА, 2007.

Прошу уважающих труд автора  скачать файл с программой после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: koehfficient-teplootdachi-poverhnost-vozduh (xlsx 225KB).

P. S. (01.11.2020)

Дополнение по естественной конвекции у вертикальной поверхности:

Если построить графики по вышеприведенным формулам Черчилля и Чу для числа Нуссельта при естественной конвекции у вертикальной изотермической поверхности (схемы 2а и 2б), то можно увидеть, что при Ra=109 кривые не совпадают!

По этому поводу авторы формул Черчилль и Чу дают примерно следующее пояснение: «уравнение, основанное на исследованиях Черчилля и Усаги Nu=(0,825+0,387*Ra1/6/(1+(0,492/Pr)9/16)8/27)2 дает хорошие результаты для средней теплопередачи при свободной конвекции у изотермической вертикальной пластины во всем диапазоне значений Ra и Pr от 0 до , даже если оно не работает для обозначения дискретного перехода от ламинарного к турбулентному потоку». Линхарды в [1] отмечают, что рассматриваемое уравнение чуть менее точно для ламинарных условий при Ra<109 и рекомендуют в этом диапазоне использовать первое уравнение тех же авторов Nu=0,68+0,67*Ra¼/(1+(0,492/Pr)9/16)4/9. Хотя, судя по графикам, в диапазоне Ra<107 для воздуха обе функции чрезвычайно близки друг к другу.

Еще один нюанс, который встретился только у Линхардов в [1]: «свойства флюида следует оценивать при t0=(tв+tп)/2 за одним исключением, если флюид – газ, то коэффициент объемного расширения β следует определять при t0=tв». Но сами авторы зависимостей Черчилль и Чу о таком условии ничего не пишут. По этому поводу в их статье [7], говорится, что «для больших температурных перепадов, когда физические свойства существенно различаются, Ид рекомендует оценивать физические свойства как средние значения температуры поверхности и объема, а Уайли дает более подробные теоретические указания для режима ламинарного пограничного слоя».

Максимальная относительная ошибка для Nu=(0,825+0,387*Ra1/6/(1+(0,492/Pr)9/16)8/27)2, если β=1/tв вместо β=2/( tв+tп), составляет в процентах:

ε=(((tв+tп)/(2*tв))1/3-1)*100%, или

ε=((|(tпtв)|/(2*tв)+1)1/3-1)*100%

Как видно из графика при температуре среды — воздуха tв=20°C=293,15K и при перепаде температур поверхности и воздуха Δt=|tпtв|<90 °C максимальная погрешность ε не превышает 5%.

При Δt>90 °C расхождение результатов быстро нарастает.

Правы Линхарды или множество других авторов, рассчитывающих все свойства флюидов при одном значении определяющей температуры t0=(tв+tп)/2? Однозначного ответа у меня нет.

(По материалам Обри Джаффера [8].)

Эмпирические уравнения для суммарного коэффициента теплоотдачи:

В инженерных расчетах для быстрого приближенного определения суммарного коэффициента теплоотдачи, учитывающего и конвекцию, и излучение на границе поверхность тела – среда, можно использовать более простые зависимости, приведенные в [9].

При расчете тепловых потерь через наружные поверхности тел, которые находятся в спокойном воздухе закрытых помещений, можно применить нижеприведенные формулы. Результаты вычислений по этим формулам достаточно близки к результатам более точных расчетов.

α=9,74+0,07*(tп-tв), Вт/(м2*°C)  при tп<150 °C

α=9,3+0,058*tп, Вт/(м2*°C)  при tп=50…350 °C

On-line калькуляторы для расчетов коэффициентов конвективной теплоотдачи от плоских, цилиндрических и сферических поверхностей:

Инструменты представлены Группой исследований теплопередачи (HTRG). Группа была создана в 2014 году преподавателями Лаборатории теплотехники и жидкостей факультета машиностроения инженерной школы Сан-Карлоса (EESC) Университета Сан-Паулу (USP) для проведения передовых, качественных фундаментальных и прикладных исследований по вопросам теплопередачи для многофазных и однофазных систем.

www.heatgroup.eesc.usp.br/tools/

Точность результатов вычислений не проверял.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.

Коэффициент теплопроводности металлов

Металл Вт/(м•К)
Алюминий 209,3
Бронза 47-58
Железо 74,4
Золото 312,8
Латунь 85,5
Медь 389,6
Платина 70
Ртуть 29,1
Серебро 418,7
Сталь 45,4
Свинец 35
Серый
чугун
50
Чугун 62,8

Коэффициент теплопроводности других материалов

Материал Влажность
массовая доля %
Вт/(м•К)
Бакелитовый
лак
0,29
Бетон
с каменным щебнем
8 1,28
Бумага
обыкновенная
Воздушно-сухая 0,14
Винипласт 0,13
Гравий Воздушно-сухая 0,36
Гранит 3,14
Глина 15-20 0,7-0,93
Дуб
(вдоль волокон)
6-8 0,35-0,43
Дуб
(поперек волокон)
6-8 0,2-0,21
Железобетон 8 1,55
Картон Воздушно-сухая 0,14-0,35
Кирпичная
кладка
Воздушно-сухая 0,67-0,87
Кожа >> 0,14-0,16
Лед 2,21
Пробковые
плиты
0 0,042-0,054
Снег
свежевыпавший
0,105
Снег
уплотненный
0,35
Снег
начавший таять
0,64
Сосна
(вдоль волокон)
8 0,35-0,41
Сосна
(поперек волокон)
8 0,14-0,16
Стекло
(обыкновенное)
0,74
Фторопласт-3 0,058
Фторопласт-4 0,233
Шлакобетон 13 0,698
Штукатурка 6-8 0,791

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

a=576кг/м3, ρп=400кг/м3,λ, Вт/(м•К))

Материал -18oС 0oС 50oС 100oС 150oС
Асбест 0,15 0,18 0,195 0,20
Пенобетон 0,1 0,11 0,11 0,13 0,17

Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах

Материал 0oС 50oС 100oС
Анилин 0,19 0,177 0,167
Ацетон 0,17 0,16 0,15
Бензол 0,138 0,126
Вода 0,551 0,648 0,683
Масло
вазелиновое
0,126 0,122 0,119
Масло
касторовое
0,184 0,177 0,172
Спирт
метиловый
0,214 0,207
Спирт
этиловый
0,188 0,177
Толуол 0,142 0,129 0,119
Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Теплоотдача теплого пола: таблица для произведения расчета

Теплый пол – это отличная возможность для каждого обеспечить уютный микроклимат и тепло в собственном доме. Такая система потребляет минимальное количество электроэнергии, даря необходимую теплоту в помещении.

При этом она с легкостью сочетается с любыми типами напольных покрытий, включая линолеум, ковролин, кафельную плитку и ковровое покрытие. Система гарантирует надежность, долговечность, стойкость к влаге, безопасность и легкость монтажа.

Особенности установки

Важным преимуществом конструкции выступает возможность равномерно распределить теплый воздух по жилой площади. При этом удается сэкономить до 12% энергии на общий обогрев помещения. Важно помнить о необходимости учитывать отдельные факторы во время эксплуатации.

Отопительная система должна работать в температурном диапазоне, который не превышает 60 градусов. Если упустить этот момент, возможна порча имущества. Сама поверхность водяного пола должна иметь оптимальную температуру, чтобы удовлетворять потребности. Это не только позволит добиться высокого комфорта эксплуатации, но и будет гарантировать отсутствие возможных заболеваний для ног. Чаще всего это значение достигает 26 градусов.

Чтобы монтаж был правильным, нужно позаботиться о том, чтобы расчет следующих параметров был корректным:

  1. Потребности пространства в тепле. Этот параметр определяется климатической зоной, качеством изоляции и габаритами помещения.
  2. Рассчитываемая удельная мощность отопления в перерасчете на каждый квадрат площади, которая будет обогреваться.
  3. Будет ли покрыта необходимость помещения в тепле посредством теплого водяного пола.

 

Несколько советов

Прежде чем осуществлять расчет потребности теплоотдачи, нужно учесть некоторые моменты. Первоначально нужно определить максимальную теплопроводность материалом, которые расположены выше трубы, пленок и кабелей, выступающих в качестве нагревательных элементов. Эффективность теплоотдачи зависит по прямо пропорциональному закону от тепловой мощности, по обратно пропорциональному от сопротивления покрытия.

Все трубы и материалы, которые будут расположены ниже уровня нагревательного элемента должны отличаться высокой теплоизоляцией. Это исключит возможные потери тепла через покрытия. Если монтаж и расчет осуществлены правильно, то теплоизоляция будет блокировать передачу тепла и отражать тепловое излучение.

Необходимость в тепловой мощности определяется теплоизоляцией и ее качеством. Предпочтительно придерживаться нормативов, которые будут гарантировать высокие эксплуатационные характеристики и комфорт.

Помните о том, что, если вы выбрали теплый пол, не стоит загромождать его массивными мебельными конструкциями. Это не принесет должного результата обогрева, а также возможен перегрев и порча мебели под воздействием температур.

Пример укладки теплого пола в кухне

Расчет потребности в тепле

Расчет потребности показателей представлен следующим алгоритмом:

  1. По формуле Q=S/10. Здесь Q – потребность тепла в киловаттах, S – площадь помещения, метр квадратный.
  2. Каждый кубический метр объема пространства требует 40 ватт тепла.
  3. Крайние этажи требуют в расчете 1,2-1,3 дополнительных коэффициента. Для частных построек он составляет 1,5.
  4. Дополнительно расчет требует по 100 ватт на каждое стандартное окно, по 200 ватт на балконы или двери.
  5. Нужно учитывать коэффициенты в зависимости от территориальной местности и климатической зоны.

При желании можно обращать внимание на слои ограждающих конструкций и их толщину. Это позволит добиться более точных расчетов.

Расчет теплоотдачи для пленочного нагревателя

Номинальная мощность в этом случае составляет 150-220 Ватт. Нужно понимать, что сам пленочный нагреватель – это слой фольгоизола для трубы. Он представляет собой вспененный полиэтилен, поверхность которого покрыта фольгой. Из-за этого часть тепла рассеивается, ведь эффективность зависит от толщины.

Чтобы задать температуру стандартного или водяного пола в заданном диапазоне, используют терморегуляторы. Значение обычно не достигает 40 градусов, а после эксплуатации необходимо отключать элемент и давать ему время для остывания. Из этого следует, что теплоотдача составляет около 70 ватт на каждый квадратный метр.

Расчет теплоотдачи для греющего кабеля

Греющий кабель отличается удельной теплоотдачей в 20-30 ватт на каждый квадратный метр. Расчет количества основан н шагах укладки. Дополнительно обращают внимание на следующее:

  1. Шаг варьируется в диапазоне от 10 до 30 см. Чем он больше, тем более явный характер будет носить неравномерность нагрева.
  2. Длина кабеля определяется по следующей формуле – L=S/Dx1,1. Здесь S – площадь в квадратных метрах, 1,1 – коэффициент для учета изгибов, D – шаг укладки.

Помните, что кабель будет уложен не по всей площади. Поэтому нужно определиться со средними показателями, добиваясь максимальной эффективности. Каждый квадратный метр позволяет получить до 120 Ватт тепла при этом комфортная температура будет оставаться.

Таблица соотношения мощности и длины нагрева кабеля

Расчет теплоотдачи для водяного теплого пола

В отдельных случаях есть возможность сэкономить, если имеется источник тепла. Его можно использовать только в том случае, если цена за каждый киловатт намного ниже, чем стоимость электроэнергии.

В этом случае нужно учитывать следующее:

  1. Температуру теплоносителя для трубы. Она обычно достигает 50 градусов и превышает температуру поверхности. Таблица поможет определить предпочтительные значения.
  2. Шаг укладки водяного пола. С его уменьшением количество тепла увеличивается при передаче стяжке. Нужно учитывать здесь и диаметр трубы.
  3. Температура воздуха. С ее уменьшением тепловой поток увеличивается.
  4. Диаметр трубы, по которой осуществляется движение теплоносителя.

Если шаг составляет 250 миллиметров, каждый квадратный метр позволяет получить по 82 ватта. При шаге в 150 мм – 101 ватт, а при шаге в 100 мм – 117 ватт. Таблица включает в себя все эти данные. В зависимости от этих значений нужно осуществлять проектирование теплого водяного пола.

Зависимость теплого потока от шага труб и температуры теплоносителя

Помните о необходимости рассчитать тепловой поток с поверхности водяного пола. Чаще всего он достигает 12,6 Вт (м2хС). Это значение будет прямо пропорциональным перепаду температур.

Ошибка 404

Paintwood Beige

Фабрика: NEWTREND (Ньютренд)

Коллекция:Paintwood

Страна-производитель:Россия

Размер, мм:410 x 410

Ширина, мм:410

Длина, мм:410

Толщина, мм:9 мм

Цвет: Белый

Поверхность:Матовая_, Ровная

Материал:Керамогранит

Вид:Плитка для пола

Особенности:Матовая_, Квадратная

Стиль:Винтаж, Ретро, Эко-стиль

Имитация:Дерево, Потертости

Назначение:ДЛЯ ВАННОЙ, ДЛЯ КУХНИ, Для прихожей, На балкон/террасу

Форма:Квадратная

Вес коробки, кг:31,6

Штук в коробке:11

М2 в коробке:1.8491

Обработка краев:не ректификат

Тематика рисунка:Дерево, Потертости, Без рисунка

С панно:Нет

Образец в салоне:да

Вариативность рисунка плитки:6 видов рисунка

Устойчивость к истиранию:не измеряется

Класс противоскольжения:R09A

Фактура поверхности:Ровная

Место в коллекции:Напольная плитка

Морозостойкость:Да

P5 Таблица теплоотдачи алюминия ноутбука опорная стойка

&Fcy;&ucy;&ncy;&kcy;&tscy;&icy;&icy;&colon;
1&period; &Dcy;&vcy;&acy; &vcy; &ocy;&dcy;&ncy;&ocy;&mcy; &ucy;&ncy;&icy;&vcy;&iecy;&rcy;&scy;&acy;&lcy;&softcy;&ncy;&ycy;&jcy; &ncy;&ocy;&ucy;&tcy;&bcy;&ucy;&kcy; &ucy;&pcy;&rcy;&acy;&vcy;&lcy;&iecy;&ncy;&icy;&iecy; &ucy;&ncy;&icy;&vcy;&iecy;&rcy;&scy;&acy;&lcy;&softcy;&ncy;&ocy;&jcy; &scy;&tcy;&ocy;&jcy;&kcy;&icy; &plus; &vcy;&iecy;&rcy;&tcy;&icy;&kcy;&acy;&lcy;&softcy;&ncy;&ycy;&jcy; &dcy;&iecy;&rcy;&zhcy;&acy;&tcy;&iecy;&lcy;&softcy; &dcy;&lcy;&yacy; &khcy;&rcy;&acy;&ncy;&iecy;&ncy;&icy;&yacy; &dcy;&acy;&ncy;&ncy;&ycy;&khcy;
2&period; &Tcy;&rcy;&iecy;&ucy;&gcy;&ocy;&lcy;&softcy;&ncy;&icy;&kcy; &vcy;&scy;&tcy;&rcy;&ocy;&iecy;&ncy;&ncy;&ocy;&jcy; &pcy;&ocy;&dcy;&scy;&tcy;&acy;&vcy;&kcy;&ocy;&jcy;&comma; &ncy;&iecy;&scy;&ucy;&shchcy;&iecy;&jcy; &scy;&pcy;&ocy;&scy;&ocy;&bcy;&ncy;&ocy;&scy;&tcy;&softcy;&yucy;
3&period; &Mcy;&acy;&tcy;&iecy;&rcy;&icy;&acy;&lcy; &icy;&zcy; &acy;&lcy;&yucy;&mcy;&icy;&ncy;&icy;&iecy;&vcy;&ocy;&gcy;&ocy; &scy;&pcy;&lcy;&acy;&vcy;&acy;&comma; &vcy;&ycy;&scy;&ocy;&kcy;&ocy;&iecy; &kcy;&acy;&chcy;&iecy;&scy;&tcy;&vcy;&ocy; &pcy;&ocy;&dcy;&dcy;&iecy;&rcy;&zhcy;&kcy;&icy; &dcy;&lcy;&yacy; &pcy;&ocy;&rcy;&tcy;&acy;&tcy;&icy;&vcy;&ncy;&ocy;&gcy;&ocy; &kcy;&ocy;&mcy;&pcy;&softcy;&yucy;&tcy;&iecy;&rcy;&acy;
4&period; &Icy;&ncy;&tcy;&icy;&mcy;&ncy;&ycy;&jcy; &ncy;&iecy;&scy;&kcy;&ocy;&lcy;&softcy;&zcy;&yacy;&shchcy;&icy;&jcy; &scy;&icy;&lcy;&icy;&kcy;&ocy;&ncy;&ocy;&vcy;&ycy;&jcy;&comma; &pcy;&ocy;&rcy;&tcy;&acy;&tcy;&icy;&vcy;&ncy;&ycy;&jcy; &kcy;&ocy;&mcy;&pcy;&softcy;&yucy;&tcy;&iecy;&rcy; &ocy;&tcy; &scy;&kcy;&ocy;&lcy;&softcy;&zhcy;&iecy;&ncy;&icy;&yacy; &icy; &tscy;&acy;&rcy;&acy;&pcy;&icy;&ncy; &vcy;&ocy; &vcy;&rcy;&iecy;&mcy;&yacy; &icy;&scy;&pcy;&ocy;&lcy;&softcy;&zcy;&ocy;&vcy;&acy;&ncy;&icy;&yacy;
5&period;30 &gcy;&rcy;&acy;&dcy;&ucy;&scy;&ocy;&vcy; &ucy;&gcy;&lcy;&acy; &dcy;&icy;&zcy;&acy;&jcy;&ncy; &pcy;&ocy;&dcy;&khcy;&ocy;&dcy;&icy;&tcy; &ocy;&pcy;&iecy;&rcy;&acy;&tscy;&icy;&icy; &pcy;&ocy;&dcy; &ucy;&gcy;&lcy;&ocy;&mcy;&comma; &ncy;&iecy;&tcy; &ncy;&iecy;&ocy;&bcy;&khcy;&ocy;&dcy;&icy;&mcy;&ocy;&scy;&tcy;&icy; &mcy;&iecy;&ncy;&yacy;&tcy;&softcy;
6&period; &Pcy;&ocy;&dcy;&khcy;&ocy;&dcy;&icy;&tcy; &dcy;&lcy;&yacy; 11-17-&dcy;&yucy;&jcy;&mcy;&ocy;&vcy;&ycy;&jcy; &ncy;&ocy;&ucy;&tcy;&bcy;&ucy;&kcy; &pcy;&ocy;&rcy;&tcy;&acy;&tcy;&icy;&vcy;&ncy;&ycy;&jcy; &kcy;&ocy;&mcy;&pcy;&softcy;&yucy;&tcy;&iecy;&rcy;&period;
 

&Scy;&pcy;&iecy;&tscy;&icy;&fcy;&icy;&kcy;&acy;&tscy;&icy;&icy;&colon;

&Mcy;&acy;&tcy;&iecy;&rcy;&icy;&acy;&lcy; &Acy;&lcy;&yucy;&mcy;&icy;&ncy;&icy;&iecy;&vcy;&ycy;&jcy; &scy;&pcy;&lcy;&acy;&vcy; &plus; &scy;&icy;&lcy;&icy;&kcy;&ocy;&ncy;&ocy;&vcy;&ocy;&gcy;&ocy; &gcy;&iecy;&rcy;&mcy;&iecy;&tcy;&icy;&kcy;&acy;
&Rcy;&acy;&zcy;&mcy;&iecy;&rcy; 225&ast;210&ast;85 &mcy;&mcy;
&Ucy;&gcy;&ocy;&lcy; &ocy;&bcy;&zcy;&ocy;&rcy;&acy; 30 &gcy;&rcy;&acy;&dcy;&ucy;&scy;&ocy;&vcy;
&Ncy;&ocy;&rcy;&mcy;&acy;&lcy;&softcy;&ncy;&ycy;&jcy; &tscy;&vcy;&iecy;&tcy; &Scy;&iecy;&rcy;&iecy;&bcy;&rcy;&icy;&scy;&tcy;&ycy;&jcy;&comma; &scy;&iecy;&rcy;&ycy;&jcy;
&Pcy;&ocy;&dcy;&khcy;&ocy;&dcy;&icy;&tcy; &dcy;&lcy;&yacy;   11-17-&dcy;&yucy;&jcy;&mcy;&ocy;&vcy;&ycy;&jcy; &ncy;&ocy;&ucy;&tcy;&bcy;&ucy;&kcy; Macbook &pcy;&lcy;&acy;&ncy;&shcy;&iecy;&tcy;&ncy;&ocy;&gcy;&ocy; &Pcy;&Kcy;

&Scy;&pcy;&icy;&scy;&ocy;&kcy; &pcy;&acy;&kcy;&iecy;&tcy;&ocy;&vcy;&colon;
&Pcy;&ocy;&dcy;&scy;&tcy;&acy;&vcy;&kcy;&icy; &dcy;&lcy;&yacy; &pcy;&iecy;&rcy;&iecy;&ncy;&ocy;&scy;&ncy;&ycy;&khcy; &kcy;&ocy;&mcy;&pcy;&softcy;&yucy;&tcy;&iecy;&rcy;&ocy;&vcy; &ast;1

OEM Service&colon;
1&period; &Dcy;&lcy;&yacy; &icy;&ncy;&dcy;&icy;&vcy;&icy;&dcy;&ucy;&acy;&lcy;&softcy;&ncy;&ocy;&gcy;&ocy; &lcy;&ocy;&gcy;&ocy;&tcy;&icy;&pcy;&acy; &ncy;&acy; &pcy;&rcy;&ocy;&dcy;&ucy;&kcy;&tscy;&icy;&icy;&comma; MOQ 500 &Pcy;&Kcy;&period;
2&period; &Dcy;&lcy;&yacy; &pcy;&ocy;&lcy;&softcy;&zcy;&ocy;&vcy;&acy;&tcy;&iecy;&lcy;&softcy;&scy;&kcy;&icy;&khcy; &ucy;&pcy;&acy;&kcy;&ocy;&vcy;&kcy;&iecy;&comma; MOQ 1000&Pcy;&Kcy;&period;

&scy;&rcy;&ocy;&kcy; &pcy;&ocy;&scy;&tcy;&acy;&vcy;&kcy;&icy; &icy; &tcy;&rcy;&acy;&ncy;&scy;&pcy;&ocy;&rcy;&tcy;&ncy;&ycy;&khcy; &pcy;&ucy;&tcy;&iecy;&jcy;&colon;
1&period; &Dcy;&lcy;&yacy; 100 &Pcy;&Kcy; &ncy;&acy; &bcy;&acy;&zcy;&iecy; &scy;&tcy;&acy;&ncy;&dcy;&acy;&rcy;&tcy;&ncy;&ocy;&gcy;&ocy; &pcy;&rcy;&ocy;&dcy;&ucy;&kcy;&tcy;&acy;&comma; &pcy;&rcy;&ocy;&icy;&zcy;&vcy;&ocy;&dcy;&scy;&tcy;&vcy;&acy; &vcy;&rcy;&iecy;&mcy;&yacy;&colon; 3-4 &dcy;&ncy;&iecy;&jcy;&period;
2&period; &Dcy;&lcy;&yacy; &icy;&ncy;&dcy;&icy;&vcy;&icy;&dcy;&ucy;&acy;&lcy;&softcy;&ncy;&ocy;&gcy;&ocy; &lcy;&ocy;&gcy;&ocy;&tcy;&icy;&pcy;&acy; &icy;&lcy;&icy; &chcy;&acy;&scy;&tcy;&ncy;&ycy;&khcy; &ecy;&tcy;&icy;&kcy;&iecy;&tcy;&kcy;&icy; &ncy;&acy; &pcy;&rcy;&ocy;&dcy;&ucy;&kcy;&tcy; &icy; &ucy;&pcy;&acy;&kcy;&ocy;&vcy;&kcy;&iecy;&comma; &vcy;&rcy;&iecy;&mcy;&yacy; &pcy;&rcy;&ocy;&icy;&zcy;&vcy;&ocy;&dcy;&scy;&tcy;&vcy;&acy;&colon; 22 &dcy;&ncy;&iecy;&jcy;&period;
3&period; &Pcy;&rcy;&icy;&mcy;&icy;&tcy;&iecy; &dcy;&ocy;&scy;&tcy;&acy;&vcy;&kcy;&icy; DHL&comma; UPS&comma; fedex&comma; TNT&comma; Aramex&comma; EMS&comma; &acy; &tcy;&acy;&kcy;&zhcy;&iecy; &pcy;&ocy; &vcy;&ocy;&zcy;&dcy;&ucy;&khcy;&ucy; &icy; &pcy;&ocy; &mcy;&ocy;&rcy;&yucy;&period;












 

Conductive Heat Transfer

Проводимость как теплопередача имеет место при наличии температурного градиента в твердой или неподвижной текучей среде.

При столкновении соседних молекул энергия проводимости передается от более энергичных молекул к менее энергичным. Тепло течет в направлении понижения температуры, поскольку более высокие температуры связаны с более высокой молекулярной энергией.

Кондуктивная теплопередача может быть выражена с помощью «закона Фурье »

q = (к / с) A dT

= UA dT (1)

где

q = теплопередача (Вт, Дж / с, БТЕ / час)

k = Теплопроводность материала (Вт / м · К или Вт / м o C, Btu / (час o F ft 2 ) / фут)

s = толщина материала (м, фут)

A = площадь теплопередачи (м 2 , фут 2 )

U = k / s

= Коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 K), Btu / (ft 2 h o F)

dT = t 1 — t 2

= температурный градиент — разница — по материалу ( o C, o F) 90 015

Пример — кондуктивный теплообмен

Плоская стена изготовлена ​​из твердого железа с теплопроводностью 70 Вт / м o C. Толщина стены 50 мм, , длина и ширина поверхности 1 м на 1 м. Температура составляет 150 o C с одной стороны поверхности и 80 o C с другой.

Можно рассчитать кондуктивную теплопередачу через стену

q = [(70 Вт / м o C) / (0,05 м) ] [(1 м) (1 м)] [ (150 o C) — (80 o C)]

= 98000 (Вт)

= 98 (кВт)

Калькулятор теплопроводности.

Этот калькулятор можно использовать для расчета теплопроводности теплопередачи через стену. Калькулятор является универсальным и может использоваться как для метрических, так и для британских единиц измерения, если они используются последовательно.

k — теплопроводность (Вт / (мК), БТЕ / (час o F ft 2 / фут))

A — площадь ) 2 , фут 2 )

t 1 — температура 1 ( o C, o F)

t 2 — температура 2 ( o C, o F)

s — толщина материала (м, фут)

Проводящая теплопередача через плоскую поверхность или стену со слоями из серии

Тепло, проводимое через стену со слоями внутри тепловой контакт можно рассчитать как

q = dT A / ((s 1 / k 1 ) + (s 2 / k 2 ) +… + (s n / k n )) (2)

, где

dT = t 1 — t 2

= разница температур между внутренней и внешней стеной ( o C, o F)

Обратите внимание, что тепловое сопротивление из-за поверхностной конвекции и излучения не включено в это уравнение .Конвекция и излучение в целом имеют большое влияние на общие коэффициенты теплопередачи.

Пример — Проводящая теплопередача через стенку печи

Стенка печи 1 м 2 состоит из внутреннего слоя нержавеющей стали толщиной 1,2 см , покрытого внешним изоляционным слоем изоляционной плиты 5 см . Температура внутренней поверхности стали составляет 800 K , а температура внешней поверхности изоляционной плиты составляет 350 K .Теплопроводность нержавеющей стали составляет 19 Вт / (м · К) , а теплопроводность изоляционной плиты составляет 0,7 Вт / (м · К) .

Кондуктивный перенос тепла через многослойную стену можно рассчитать как

q = [(800 K) — (350 K)] (1 м 2 ) / ([(0,012 м) / (19 Вт / (м · К) )] + [(0,05 м) / (0,7 Вт / (м · К))] )

= 6245 (Ш)

= 6.25 кВт

Единицы измерения теплопроводности

  • БТЕ / (ч-фут 2 o Ф / фут)
  • БТЕ / (ч-фут 2 o Ф / дюйм)
  • БТЕ / (с фут 2 o Ф / фут)
  • БТЕ дюйм) / (фут² ч ° F)
  • МВт / (м 2 К / м)
  • кВт / (м 2 К / м)
  • Вт / (м 2 К / м)
  • Вт / (м 2 К / см)
  • Вт / ( см 2 o C / см)
  • Вт / (дюйм 2 o F / дюйм)
  • кДж / (hm 2 К / м)
  • Дж / (sm 2 o C / м)
  • ккал / (hm 2 o C / m)
  • cal / (s cm 2 o C / см)
  • 1 Вт / (м · K) = 1 Вт / (м o C) = 0.85984 ккал / (чм o C) = 0,5779 британских тепловых единиц / (фут-час o F) = 0,048 британских тепловых единиц / (дюймов o F) = 6,935 (британских тепловых единиц) / (фут² час ° F)

Содержание — Учебник по теплопередаче, 5-е издание

Предисловие

I Общая проблема теплообмена

1 Введение

1.1 Теплопередача
1.2 Связь теплопередачи с термодинамикой
1.3 Режимы теплопередачи
1.4 Взгляд в будущее
1.5 О задачах в конце главы
Проблемы
Ссылки

2 Концепции теплопроводности, теплового сопротивления и общего коэффициента теплопередачи

2.1 Уравнение теплопроводности
2.2 Устойчивая теплопроводность в плите: метод
2.3 Термическое сопротивление и электрическая аналогия
2.4 Общий коэффициент теплопередачи, U
2.5 Резюме
Проблемы
Ссылки

3 Конструкция теплообменника

3.1 Функция и конфигурация теплообменников
3.2 Оценка средней разницы температур в теплообменнике
3.3 Эффективность теплообменника
3.4 Конструкция теплообменника
Проблемы
Ссылки

II Анализ теплопроводности

4 Анализ проводимости, анализ размеров и конструкция ребер

4.1 Корректно поставленная задача
4.2 Общее решение уравнения теплопроводности
4.3 Анализ размеров
4.4 Наглядное использование анализа размеров в сложной задаче установившейся проводимости
4.5 Конструкция ребер
Проблемы
Ссылки

5 Переходная и многомерная теплопроводность

5.1 Введение
5.2 Решения с сосредоточенной емкостью
5.3 Переходная проводимость в одномерной плите
5.4 Графики зависимости температуры
5.5 Одновременные решения
5.6 Переходная теплопроводность к полубесконечной области
5.7 Устойчивая многомерная теплопроводность
5.8 Переходная многомерная теплопроводность
Проблемы
Ссылки

III Конвективная теплопередача

6 Ламинарные и турбулентные пограничные слои

6.1 Некоторые вводные идеи
6.2 Ламинарный пограничный слой несжимаемой жидкости на плоской поверхности
6.3 Уравнение энергии
6.4 Число Прандтля и толщина пограничного слоя
6.5 Коэффициент теплопередачи для ламинарного несжимаемого потока по плоской поверхности
6.6 Аналогия Рейнольдса-Колберна
6.7 Турбулентные пограничные слои
6.8 Теплопередача в турбулентных пограничных слоях
6.9 Турбулентный переход и общая теплопередача
Проблемы
Ссылки

7 Принудительная конвекция в различных конфигурациях

7.1 Введение
7.2 Теплопередача к ламинарным потокам в трубах или от них
7.3 Турбулентный поток в трубах
7.4 Поверхность теплопередачи в виде теплообменника
7.5 Коэффициенты теплопередачи для некруглых каналов
7.6 Теплопередача при поперечном обтекании цилиндров
7.7 Поиск и оценка корреляций для других конфигураций
Проблемы
Ссылки

8 Естественная конвекция в однофазных жидкостях и при пленочной конденсации

8.1 Область применения
8.2 Природа проблем конденсации пленки и естественной конвекции
8.3 Ламинарная естественная конвекция на вертикальной изотермической поверхности
8.4 Естественная конвекция в других ситуациях
8.5 Конденсация пленки
Проблемы
Ссылки

9 Теплопередача при кипении и других конфигурациях с фазовым переходом

9.1 Эксперимент Нукиямы и кривая кипения в бассейне
9.2 Ядерное кипение
9.3 Пиковый тепловой поток кипения в бассейне
9.4 Пленочное кипение
9,5 Минимальный тепловой поток
9,6 Переходное кипение
9,7 Другие влияния системы
9,8 Принудительное конвекционное кипение в трубках
9,9 Тепло принудительной конвективной конденсации передача
9.10 Капельная конденсация
9.11 Тепловая трубка
Проблемы
Ссылки

IV Тепловое излучение теплопередачи

10 Лучистая теплопередача

10.1 Проблема радиационного обмена
10.2 Закон Кирхгофа
10.3 Лучистый теплообмен между двумя конечными черными телами
10.4 Теплообмен между серыми телами
10.5 Газовое излучение
10.6 Солнечная энергия
Проблемы
Ссылки

V Массообмен

11 Введение в массообмен

11.1 Введение
11.2 Состав смесей и потоки веществ
11.3 Закон диффузии Фика
11.4 Уравнение сохранения видов
11.5 Массоперенос при низких скоростях
11.6 Одновременный тепломассообмен
11.7 Устойчивый массообмен с встречной диффузией
11.8 Коэффициенты массопереноса при высоких скоростях массообмена
11.9 Теплообмен при высоких скоростях массообмена
11.10 Транспортные свойства смесей
Проблемы
Ссылки

VI Приложения

A. Некоторые теплофизические свойства выбранных материалов
B. Единицы и коэффициенты пересчета
C.Номенклатура

VII индексы

Указатель цитирования
Предметный указатель

ПАРОВЫЕ ТАБЛИЦЫ

Следующие ниже таблицы свойств пара взяты непосредственно из главы 5.5.3 Руководства по проектированию теплообменников, 1986 г., составленного К. Ф. Битоном.

Таблицы в этом разделе перепечатаны с разрешения NBS / NRC Steam Tables.

Символы и номенклатура для таблиц

теплопроводность мВт / (К · м) 90 633 кг / с 2 = Н / м
Символ Свойство Единицы измерения
h бар = 0.1 МПа
Pr Число Прандтля (= ηC p / λ) безразмерный
r удельная энтальпия парообразования кДж / кг
кДж / (кг · К)
т с температура при насыщении
u удельная внутренняя энергия кДж / кг
ν удельный объем м / кг
ε статическая диэлектрическая проницаемость безразмерная
η вязкость 10 −6 кг / (см) = МПа с
λ
ρ плотность кг / м 3
σ поверхностное натяжение
удельная энтропия парообразования кДж / (кг · К)
г означает состояние насыщенного пара
l обозначает насыщенное жидкое состояние

Исходным состоянием для всех значений свойств является жидкость в тройной точке, для которой удельная внутренняя энергия и удельная энтропия установлены равными нулю.

Рисунок 1. Вязкость.

Рисунок 2. Теплопроводность.

Рисунок 3. Число Прандтля.

Таблица 1. Насыщение (температура)

Таблица 2. Насыщение (давление)

Таблица 3. Сжатая вода и перегретый пар

Таблица 4. Удельная теплоемкость при постоянном давлении

Таблица 5. Вязкость

Таблица 6.Теплопроводность

Таблица 7. Число Прандтля

Таблица 8. Свойства сосуществующих фаз: вязкость, теплопроводность, проводимость, число Прандтля, диэлектрическая проницаемость, поверхностное натяжение

Таблица 9. Коэффициент теплового расширения β = ( 1 / ν) (∂ν / ∂T) p жидкой воды как функция давления и температуры. (β в 10 −3 / K.)

Таблица 10. Температуропроводность æ жидкой воды как функция давления и температуры.(k дюймов 10 −6 м 2 / сек.)

ССЫЛКИ

Хаар Л., Галлахер Дж. С. и Келл Г. С. (1984) Термодинамические и транспортные свойства и компьютерные программы для паров и жидких состояний воды в единицах измерения S.I. NBS / NRC, Hemisphere, Вашингтон, округ Колумбия

VDI — Wärmeatlas (1974) 2-е изд., Verein Deutsches Ingenieure, Дюссельдорф.

Ссылки
  1. Хаар Л., Галлахер Дж. С. и Келл Г.S. (1984) Термодинамические и транспортные свойства и компьютерные программы для паров и жидких состояний воды в единицах S.I. NBS / NRC, Hemisphere, Вашингтон, округ Колумбия
  2. VDI — Wärmeatlas (1974) 2-е изд., Verein Deutsches Ingenieure, Дюссельдорф. DOI: 10.1002 / cite.330470908
Количество просмотров: 1053787 Статья добавлена: 2 февраля 2011 г. Последнее изменение статьи: 9 февраля 2011 г. © Авторские права 2010-2021 К началу

Cengel: Содержание: Теплопередача

Cengel: Оглавление: Теплопередача

Введение в термодинамику и тепло Передача

Предисловие

xvii

Номенклатура

xxiii


1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1


1-1

Термодинамика и энергия

2

1-2 Примечание о размерах и единицах измерения

4

1-3 Закрытые и открытые системы

8

1-4 Формы энергии

9

1-5 Свойства системы

12

1-6 Состояние и равновесие

13

1-7 Процессы и циклы

14

1-8 Постулат государства

16

1-9 Давление

17

1-10 Температура и нулевой закон термодинамики

21

1-11

Сводка

26

Ссылки и рекомендуемая литература

27

Проблемы

27

2

СВОЙСТВА ЧИСТОЙ СУБСТАНЦИЯ

37

2-1 Чистое вещество

38

2-2 ​​ Фазы чистого вещества

38

2-3 Процессы фазового перехода чистых веществ

39

2-4 Диаграммы свойств для фазового перехода Процессы

44

2-5 Модель P v-T Площадь

50

2-6 Таблицы свойств

51

2-7 Уравнение состояния идеального газа

57

2-8 Коэффициент сжимаемости

61

2-9

Другие уравнения состояния

64

2-10 Сводка

69

Ссылки и предлагаемые Чтение

70

Проблемы

71

3 ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКА: ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ

81

3-1 Введение в Первый закон Термодинамика

82

3-2 Теплопередача

82

3-3 Работа

90

3-4 Механические формы работы

94

3-5 Первый закон термодинамики

102

3-6 Удельная теплоемкость

108

3-7 Внутренняя энергия, энтальпия и удельная теплоемкость идеальные газы 90

0

3-8 Внутренняя энергия, энтальпия и удельная теплоемкость твердые тела и жидкости 90

8

3-9 Термодинамические аспекты биологических Системы 90
0

3-10

Сводка

127

Ссылки и рекомендуемая литература

128

Проблемы

129

4 ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКА: КОНТРОЛЬНЫЕ ОБЪЕМЫ

147

4-1 Термодинамический анализ контрольных объемов

148

4-2 Процесс с установившимся потоком

154

4-3 Некоторые инженерные устройства с постоянным потоком

159

4-4 Сводка

171

Ссылки и рекомендуемая литература

173

Проблемы

173

5 ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКА

183

5-1 Введение во второй закон Термодинамика

184

5-2 Резервуары тепловой энергии

185

5-3 Тепловые двигатели

186

5-4 Холодильники и тепловые насосы

193

5-5 Вечный двигатель

199

5-6 Реверсивный и необратимый Процессы

201

5-7 Цикл Карно

206

5-8 Принципы Карно

209

5-9 Термодинамическая температурная шкала

210

5-10

The Carnot Heat (Жара Карно) Двигатель

212

5-11 Холодильник Карно и тепловой насос

217

5-12 Сводка

219

Ссылки и рекомендуемая литература

221

Проблемы

221

6 ЭНТРОПИЯ

237

6-1 Неравенство Клаузиуса

238

6-2 Энтропия

239

6-3 Принцип увеличения энтропии

241

6-4

Энтропийный баланс

243

6-5

Что такое энтропия?

249

6-6 Диаграмма T-s

253

6-7 Оценка изменения энтропии

255

6-8 Изменение энтропии твердых тел и жидкостей

258

6-9 Изменение энтропии идеальных газов

260

6-10 Реверсивная работа с устойчивым потоком

263

6-11 Сводка

267

Ссылки и рекомендуемая литература

270

Проблемы

270

7 ПИТАНИЕ И ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЦИКЛЫ

283

Дизельный цикл Цикл Брайтона

7-1 Основные соображения при анализе мощности Циклы

285

7-2 Цикл Карно и его значение в Инженерное дело

287

7-3 Air-Standard Предположения

289

7-4 Краткий обзор поршневых двигателей

290

7-5 Цикл Отто Идеальный цикл для искрового зажигания Двигатели

291

7-6 Идеальный цикл для воспламенения от сжатия Двигатели

297

7-7 Идеальный цикл для газовой турбины Двигатели

301

7-8 Цикл Брайтона с регенерацией

306

7-9 Ideal Jet Propulsion (Идеальная реактивная тяга) Циклы

311

7-10 Паровой цикл Карно

317

7-11

Цикл Ренкина Идеальный цикл для выработки пара Циклы

319

7-12 Идеальный цикл повторного нагрева Ренкина

322

7-13

Холодильники и тепловые насосы

330

7-14 Перевернутый цикл Карно

332

7-15 Идеальное парокомпрессионное охлаждение Цикл

333

7-16 Выбор подходящего хладагента

337

7-17 Системы с тепловым насосом

339

7-18 Производство термоэлектрической энергии и Холодильное

341

7-19 Сводка

343

Ссылки и рекомендуемая литература

346

Проблемы

348

8 STEADY HEAT ПРОВЕДЕНИЕ

375

8-1 Термодинамика и теплопередача

376

8-2

Обзор теплопередачи Механизмы

377

8-3 Теплопроводность

384

8-4 Устойчивая теплопроводность в плоских стенах

393

8-5 Обобщенные сети термического сопротивления

404

8-6 Устойчивая теплопроводность в цилиндрах и Сферы

407

8-7 Критический радиус изоляции

414

8-8 Выработка тепла в твердом теле

416

8-9 Теплообмен от оребренных поверхностей

419

8-10 Теплопередача в общих конфигурациях

427

8-11 Сводка

432

Ссылки и рекомендуемая литература

435

Проблемы

436

9 ПЕРЕХОДНОЕ ТЕПЛО ПРОВЕДЕНИЕ

465

9-1 Анализ сосредоточенных систем

466

9-2 Переходная проводимость в плоских стенках, цилиндрах и Сфера

472

9-3 Переходная проводимость в полубесконечных твердых телах

484

9-4 Переходная проводимость в многомерных системах: Производственное решение

487

9-5 Сводка

494

Ссылки и рекомендуемая литература

496

Проблемы

497

10 ПРИНУДИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕКЦИЯ

513

10-1 Физический механизм принуждения Конвекция

514

10-2 Граничный слой скорости

516

10-3 Тепловой пограничный слой

520

10-4 Обтекание плоских пластин

521

10-5 Поток через цилиндры и сферы

528

10-6 Поток в трубках

534

10-7 Сводка

554

Ссылки и предложения по прочтению

557

Проблемы

558

11 НАТУРАЛЬНЫЙ КОНВЕКЦИЯ

579

11-1 Физический механизм естественной конвекции

581

11-2 Естественная конвекция над поверхностями

585

11-3 Естественная конвекция внутри шкафов

590

11-4 Естественная конвекция от оребренных поверхностей

597

11-5 Комбинированный натуральный и принудительный Конвекция

600

11-6 Сводка

603

Ссылки и рекомендуемая литература

604

Проблемы

606

12 ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕПЛА ПЕРЕДАЧА

625

12-1 Введение

626

12-2 Тепловое излучение

627

12-3 Излучение черного тела

629

12-4 Радиационные свойства

636

12-5 Атмосферное и солнечное излучение

645

12-6 Фактор взгляда

650

12-7 Радиационная теплопередача: черные поверхности

663

12-8 Радиационная теплопередача: диффузный, серый Поверхности

665

12-9 Радиационные экраны и радиационный эффект

677

12-10 Сводка

681

Ссылки и рекомендуемая литература

684

Проблемы

685

13 ТЕПЛО БИРЖИ

701

13-1 Типы теплообменников

703

13-2 Общий коэффициент теплопередачи

707

13-3 Анализ теплообменников

714

13-4 Средняя логарифмическая разница температур Метод

716

13-5 Метод эффективности-NTU

725

13-6 Выбор теплообменников

734

13-7

Сводка

738

Ссылки и предлагаемые Чтение

740

Проблемы

741

14 Охлаждение электроники Оборудование

755

14-1 Введение и история

757

14-2 Производство электронного оборудования

758

14-3 Охлаждающая нагрузка электронного оборудования

763

14-4 Тепловая среда

766

14-5 Охлаждение электроники в разных Приложения

767

14-6 Кондуктивное охлаждение

769

14-7 Воздушное охлаждение: естественная конвекция и Радиация

784

14-8 Воздушное охлаждение: принудительная конвекция

791

14-9 Жидкостное охлаждение

806

14-10 Иммерсионное охлаждение

809

14-11 Тепловые трубки

814

14-12 Сводка

818

Ссылки и рекомендуемая литература

820

Проблемы

822

ПРИЛОЖЕНИЕ 1: СОБСТВЕННОСТЬ ТАБЛИЦЫ И ДИАГРАММЫ (ЕДИНИЦЫ СИ)

841

ПРИЛОЖЕНИЕ 2: СОБСТВЕННОСТЬ ТАБЛИЦЫ И ДИАГРАММЫ (АНГЛИЙСКИЙ ЕДИНИЦЫ)

883

обратная связь форма | разрешения | международный | Найдите свой кампус представитель | запросить обзор копия

цифровые решения | опубликуйте у нас | обслуживание клиентов | мхе домой


Авторские права 2001 McGraw-Hill Companies.
Любое использование регулируется Условиями Использование и конфиденциальность Политика.
Высшее образование Макгроу-Хилла из многих прекрасных предприятий McGraw-Hill Компании.

Cengel: Содержание: Теплопередача

Cengel: Оглавление: Теплопередача

Теплообмен: практичный Подход

Предисловие

xxv

Номенклатура

xxxi



1

БАЗОВЫЙ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА

3


1-1

Термодинамика и теплообмен

4

1-2 Инженерное дело Теплообмен

6

1-3 Тепло и другие виды энергии

9

1-4 г. Первый закон термодинамики

14

1-5 Тепло Механизмы передачи

20

1-6 одновременно Механизмы теплопередачи

33

1-7 Сводка

38

Ссылки и рекомендуемая литература

40

Проблемы

41

2

ТЕПЛО УРАВНЕНИЕ ПРОВОДИМОСТИ

57

2-1

Введение

58

2-2 ​​ А Краткий обзор дифференциальных уравнений

64

2-3 Одномерный Уравнение теплопроводности

68

2-4 Общие Уравнение теплопроводности

75

2-5 Граница и начальные условия

78

2-6 Решение устойчивых одномерных задач теплопроводности

87

2-7 Тепло Поколение в твердом теле

98

2-8 переменная Теплопроводность, к (Т)

105

2-9 Сводка

108

Ссылки и предлагаю прочитать

110

Проблемы

111

3

УСТОЙЧИВЫЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

129

3-1

устойчивый Теплопроводность в плоских стенах

90

0

3-2 Тепловой Контактное сопротивление 900

3–3 Обобщенный Сети термического сопротивления

145

3-4 Тепло Проводимость в цилиндрах и сферах

148

3-5 Критический Радиус изоляции

155

3-6 Тепловой Изоляция

158

3-7 Тепло Перенос с оребрения

177

3-8 Тепло Передача в общем Конфигурации

192

3-9 Сводка

198

Ссылки и рекомендуемая литература

200

Проблемы

202

4 ПЕРЕХОДНОЕ ТЕПЛО ПРОВЕДЕНИЕ

225

4-1

сосредоточено Система Анализ

226

4-2 переходный процесс Теплопроводность в больших плоских стенах, длинная

Цилиндры, и сферы

232

4-3 переходный процесс Теплопроводность в полубесконечных твердых телах

244

4-4 переходный процесс Теплопроводность в многомерных системах

248

4-5 Сводка

255

Ссылки и рекомендуемая литература

257

Проблемы

258

5 ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОДЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

273

5-1 Почему Численные методы?

274 ​​

5-2 Конечное Разностная формулировка дифференциальных уравнений

277

5-3 Одномерный Стабильная теплопроводность

280

5-4 Решение Методы для систем алгебраических уравнений

290

5-5 Двумерный Стабильная теплопроводность

294

5-6 переходный процесс Теплопроводность

303

5-7 Контроллинг Числовая ошибка

321

5-8 Сводка

324

Ссылки и рекомендуемая литература

327

Проблемы

328

6 ПРИНУДИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕКЦИЯ

349

6-1

Физическое Механизм принудительного Конвекция

900

6-2 Скорость Граничный слой

352

6-3 Тепловой Граничный слой

356

6-4 Flow над плоскими пластинами

357

6-5 Flow по цилиндрам и сферам

363

6-6 Flow в тубах

370

6-7 Сводка

389

Ссылки и предлагаю прочитать

393

Проблемы

394

7 НАТУРАЛЬНЫЙ КОНВЕКЦИЯ

411

7-1

Физическое Механизм естественной конвекции

412

7-2 Натуральный Конвекция по поверхности

416

7-3 Натуральный Конвекция внутри шкафов

421

7-4 Натуральный Конвекция от оребренных поверхностей

428

7-5 Комбинированный Естественная и принудительная конвекция

431

7-6 Сводка

433

Список литературы

435

Проблемы

436

8 КИПЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ

451

8-1

Кипячение Нагревать Передача

452

8-2 Бассейн Кипячение

454

8-3 Flow Кипячение

467

8-4 Конденсация Теплообмен

468

8-5 Фильм Конденсация

469

8-6 Фильм Конденсация внутри горизонтальных трубок

481

8-7 По каплям Конденсация

482

8-8 Сводка

483

Ссылки и рекомендуемая литература

485

Проблемы

487

9

ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕПЛООБМЕН

495

9-1

Введение

496

9-2 Тепловой Радиация

497

9-3 Черное тело Радиация

499

9-4 Радиация Недвижимость

506

9-5 Атмосфера и солнечное излучение

514

9-6 г. Посмотреть фактор

519

9-7 Радиация Теплопередача: черные поверхности

532

9-8 Радиация Теплообмен: диффузный, серые поверхности

534

9-9 Радиация Щиты и радиационный эффект

547

9-10 Сводка

551

Ссылки и рекомендуемая литература

554

Проблемы

555

10

ТЕПЛО ОБМЕННИКИ

569

10-1 Типы Теплообменников

570

10-2 г. Общий коэффициент теплопередачи

574

10-3 Анализ Теплообменников

581

10-4 г. Метод определения средней логарифмической разности температур

583

10-5 г. Эффективность-NTU Метод

592

10-6 г. Выбор теплообменников

603

10-7 Сводка

607

Ссылки и рекомендуемая литература

609

Проблемы

610

11 МАССА ПЕРЕДАЧА

623

11-1 Введение

624

11-2 Аналогия между тепломассообменом

625

11-3 Масса Распространение

628

11-4 Граница Условия

634

11-5 устойчивый Распространение массы через стену

639

11-6 Вода Миграция паров в зданиях

643

11-7 переходный процесс Массовая диффузия

647

11-8 Распространение в движущейся среде

650

11-9 Масса Конвекция

660

11-10 одновременно Тепломассообмен

670

11-11 Сводка

676

Ссылки и рекомендуемая литература

679

Проблемы

681

ЧАСТЬ II: ПРИЛОЖЕНИЯ

697

12

НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ЗДАНИЯ

699

12-1 А Краткая история

700

12-2 Человек Тело и тепловой комфорт

701

12-3 Тепло Перенос из тела человека

706

12-4 Дизайн Условия нагрева и охлаждения

711

12-5 Тепло Прибыль от людей, света и техники

720

12-6 Тепло Переход через стены и крышу

726

12-7 Тепло Убытки от стен и полов подвала

736

12-8 Тепло Перенос через Windows

742

12-9 Солнечная Тепловыделение через Windows

752

12-10 Проникновение Тепловая нагрузка и атмосферные воздействия

759

12-11 Годовой Энергопотребление

765

12-12 Сводка

770

Ссылки и рекомендуемая литература

774

Проблемы

774

13 ХОЛОДИЛЬНИК И ЗАМОРАЖИВАНИЕ ПРОДУКТОВ

795

13-1

Контроль Микроорганизмы в продуктах питания

796

13-2 Холодильное оборудование и замораживание продуктов питания

798

13-3 Тепловой Свойства продуктов питания

804

13-4 Холодильное оборудование фруктов, овощей и срезанных цветов

808

13-5 Холодильное оборудование мяса, птицы и рыбы

815

13-6 Холодильное оборудование яиц, молока и хлебобулочных изделий

825

13-7 Холодильное оборудование Загрузка холодильных камер

830

13-8 Транспорт замороженных продуктов

837

13-9 Сводка

842

Ссылки и рекомендуемая литература

845

Проблемы

846

14 ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

862

14-1 Введение и история

864

14-2 Производство электронного оборудования

865

14-3 Охлаждение Загрузка электронного оборудования

870

14-4 Тепловой Окружающая среда

873

14-5 Электроника Охлаждение в различных областях применения

874

14-6 Проводимость Охлаждение

876

14-7 Воздух Охлаждение: естественная конвекция и радиация

892

14-8 Воздух Охлаждение: принудительная конвекция

899

14-9 Жидкость Охлаждение

913

14-10 Погружение Охлаждение

917

14-11 Тепло Трубы

921

14-12 Сводка

926

Ссылки и Рекомендуемое чтение

928

Проблемы

929

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Таблицы и диаграммы свойств (единицы СИ)

945

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Таблицы и диаграммы свойств (английские единицы)

971

ПРИЛОЖЕНИЕ 3: Введение в EES

991

форма обратной связи | разрешения | международный | найдите представителя в кампусе | запросить копию обзора

цифровые решения | опубликуйте у нас | обслуживание клиентов | мхе домой


Авторские права 2001 McGraw-Hill Companies.
Любое использование регулируется Условия использования и Политика конфиденциальности.
Высшее образование McGraw-Hill — одно из многих прекрасных предприятий Компании McGraw-Hill.

Что такое теплопередача? | Документация SimWiki

В общем, теплопередача описывает поток тепла (тепловой энергии) из-за разницы температур и последующего распределения и изменений температуры.

Изучение явлений переноса касается обмена импульсом, энергией и массой в форме проводимости, конвекции и излучения. Эти процессы можно описать математическими формулами.

Основы этих формул находятся в законах сохранения количества движения, энергии и массы в сочетании с основными законами, соотношениями, которые описывают не только сохранение, но и поток величин, участвующих в этих явлениях. Для этого используются дифференциальные уравнения, чтобы наилучшим образом описать упомянутые законы и определяющие соотношения.Решение этих уравнений — эффективный способ исследования систем и прогнозирования их поведения.

Рисунок 1: Охлаждение радиатора с помощью SimScale, показывающее распределение температуры

История и терминология

Без внешней помощи тепло всегда будет течь от горячих объектов к холодным, что является прямым следствием второго закона термодинамики .

Мы называем это тепловым потоком . В начале девятнадцатого века ученые считали, что все тела содержат невидимую жидкость, называемую калорической (безмассовая жидкость, которая, как считается, течет от горячих объектов к холодным).Калорийности были присвоены свойства, некоторые из которых оказались несовместимыми с природой (например, у нее был вес, и ее нельзя было создать или уничтожить). Но самой важной его особенностью было то, что она могла перетекать из горячих тел в холодные. Это был очень полезный способ думать о тепле.

Томпсон и Джоуль показали, что эта теория о калорийности неверна. Тепло — это не вещество, как предполагалось, а движение на молекулярном уровне (так называемая кинетическая теория , ).5 \).

Поток тепла происходит постоянно от любого физического объекта к окружающим его объектам. Тепло постоянно течет от вашего тела в окружающий вас воздух. Небольшое плавучее (или конвективное) движение воздуха будет продолжаться в комнате, потому что стены никогда не могут быть идеально изотермическими, как в теории. Единственная область, свободная от теплового потока, должна быть изотермической и полностью изолированной от любой другой системы, допускающей передачу тепла. Такую систему создать практически невозможно.1 \).

Методы теплопередачи

Теплопередача — это передача тепловой энергии за счет градиента температуры. Далее описаны различные режимы теплопередачи:

Рисунок 2: Проводимость, конвекция и излучение происходят одновременно.

Проводимость

Закон Фурье : Жозеф Фурье (см. Рисунок 3) опубликовал свою книгу «Аналитическая теория Шалера» в 1822 году.

Рисунок 3: Жозеф Фурье — французский математик и физик

В этой книге он сформулировал полную теорию теплопроводности.Он заявил эмпирический закон, а именно. закон Фурье, который гласит, что тепловой поток (\ (q \), являющийся результатом теплопроводности, прямо пропорционален величине температурного градиента. Если мы назовем константу пропорциональности \ (k \), это означает

$$ q = -k \ frac {dT} {dx} \ tag {1} $$

Константа \ (k \) называется теплопроводностью с размерами \ (\ frac {W} {m * K} \) или \ (\ frac {J} {m * s * K} \).

Учтите, что тепловой поток — величина векторная! Уравнение (1) говорит нам, что если температура уменьшается с \ (x \), \ (q \) будет положительным i.е. он будет течь в положительном \ (x \) — направлении. Если \ (T \) увеличивается с \ (x \), \ (q \) будет отрицательным; он будет течь в отрицательном \ (x \) — направлении. В любом случае \ (q \) будет течь от более высоких температур к более низким температурам, как уже упоминалось. Уравнение (1) представляет собой одномерную формулировку закона Фурье. Трехмерный эквивалент формы:

$$ \ overrightarrow {q} = -k \ nabla T $$

, где \ (\ nabla \) обозначает градиент.

В одномерных задачах теплопроводности нет проблемы с определением направления теплового потока. 6 \).Теплопроводность не зависит от давления и увеличивается корнем от температуры.

Эту теорию довольно сложно понять для других объектов, кроме металлов. А для жидкостей это еще сложнее, потому что не существует простой теории. В неметаллических компонентах тепло передается через колебаний решетки (Фонон). Теплопроводность , передаваемая фононами, также существует в металлах, но ее превосходит проводимость электронов.

Низкая теплопроводность изоляционных материалов, таких как полистирол или стекловата, основана на принципе низкой теплопроводности воздуха (или любого другого газа).В следующей таблице перечислены некоторые из часто используемых элементов / материалов и их теплопроводность:

,0 Полистирол ,0
Материал Теплопроводность \ (Вт / (мК) \)
Кислород 0,023
Пар 0,0248
Вода 0,5562
Стекло 0,76
Бетон 2.1
Сталь высоколегированная 15
Сталь нелегированная 48-58
Железо 80,2
Медь чистая 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 908
Таблица 1: Теплопроводность различных материалов

Аналогичные определения

Теплопередача: Плотность теплового потока \ (\ propto \) grad T (Теплопроводность)

Диффузия: Частичная плотность тока \ (\ propto \) grad x (Коэффициент диффузии)

Электропровод: Плотность тока \ (\ propto \) grad \ (U_ {el} \) (Электропроводность)

Радиация

Радиация описывает явление передачи энергии от одного тела к другому при распространении независимо от среды.Все тела постоянно излучают энергию электромагнитным излучением. Интенсивность такого потока энергии зависит не только от температуры тела, но и от характеристик поверхности. 1 \).7 \).

Электромагнитное излучение можно рассматривать как поток фотонов, каждый из которых движется волнообразно, движется со скоростью света и несет энергию. Различные электромагнитные излучения классифицируются по энергии фотонов в них. Важно помнить, что если мы говорим об энергии фотона, поведение может быть либо волной, либо частицей, называемой светом « дуальность волна-частица ».

Каждый квант лучистой энергии имеет длину волны \ (\ lambda \) и частоту \ (\ nu \), связанную с ним.{-34} Js) \).

В таблице ниже показаны различные формы в диапазоне длин волн. Тепловое излучение от 0,1 до 1000 мкм.

свет Ультрафиолетовый 3-400 \ (нм \)
Характеристика Длина волны
Гамма-лучи 0,3 100 \ (пм \)
Рентгеновские лучи 0,01-30 \ (нм \)
Видимый свет 0,4-0,7 \ (мкм \)
Ближнее инфракрасное излучение 0. S \) одинаково для всех длин волн.2 \).

Конвекция

Рассмотрим ситуацию с конвективным охлаждением. Холодный газ проходит мимо теплого тела, как показано на рисунке ниже:

Рисунок 6: Конвективное охлаждение нагретого тела происходит в результате теплообмена между двумя телами аналогично теплопроводности.

Жидкость образует тонкую замедленную область, называемую пограничным слоем, непосредственно прилегающую к телу. В этот слой передается тепло, который исчезает и смешивается с потоком. Мы называем этот процесс отвода тепла от тела движущейся жидкостью конвекцией .1 \).

Стационарная форма закона Ньютона охлаждения, определяющая свободную конвекцию, описывается следующей формулой:

$$ Q = h (T_ {body} — T_ \ infty) $$

, где \ (h \) — коэффициент теплопередачи . Этот коэффициент можно обозначить полосой \ (\ overline {h} \), которая указывает среднее значение по поверхности тела. \ (h \) без черты обозначает «локальные» значения коэффициента.

В зависимости от того, как инициируется движение жидкости, мы можем классифицировать конвекцию как естественную (свободную) или принудительную конвекцию. Естественная конвекция вызвана, например, эффектом плавучести (теплая жидкость поднимается, а холодная опускается из-за разницы в плотности). В другом случае принудительная конвекция заставляет жидкость перемещаться внешними средствами, такими как вентилятор, ветер, охлаждающая жидкость, насос, всасывающие устройства и т. Д.

Перемещение твердого компонента в жидкость также можно рассматривать как вынужденную конвекцию. Естественная конвекция может создать заметную разницу температур в доме или квартире. Мы осознаем это, потому что одни части дома теплее других.3 \).