Hőáram
A hőáram - vagy hőáram - az a teljesítmény, amely hőátadás útján halad át a felületen , vagyis az átvitt hőenergia - vagy hőmennyiség - időegységenként. Ezt wattban (W) fejezik ki .Φ{\ displaystyle \ Phi}Q{\ displaystyle Q}
Φ=QΔt{\ displaystyle \ Phi = {\ frac {Q} {\ Delta t}}}
Ennek a felületnek egy pontján a hőáram sűrűsége az egységnyi területre eső hőáram . Ezt watt / négyzetméterben fejezik ki ( W / m 2 vagy W m −2 ).φ{\ displaystyle \ varphi}
φ=ΦS{\ displaystyle \ varphi = {\ frac {\ Phi} {S}}}
A hőátadás vezetéssel , konvekcióval és sugárzással történhet . Ezek a cseremódok nagyon gyakran együtt élnek. Szigetelő vagy vezető anyagok alkalmazása lehetővé teszi a hőáram csökkentését vagy növelését.
Definíciók
A hőáram ( wattban kifejezve ), más néven "hőáram", az a felületen keresztül átvitt hőenergia aránya ( joule-ban ), amelyet általában a hőmennyiségnek neveznek az átadás végtelen kis ideje alatt ( a másodperc). ):
Φ{\ displaystyle \ Phi}δQ{\ displaystyle \ delta Q}δt{\ displaystyle \ delta t}
Φ=δQδt=Q˙{\ displaystyle \ Phi = {\ frac {\ delta Q} {\ delta t}} = {\ dot {Q}}}.
A felületen átáramló hőáramot a vektormező fluxusaként fejezzük ki , amelyet ezen a felületen keresztül hőhőmérséklet-sűrűség- vektornak nevezünk .
S{\ displaystyle S}φ→{\ displaystyle {\ overrightarrow {\ varphi}}}
Φ=∬SdΦ=∬Sφ→⋅dS→=∬Sφ dS{\ displaystyle \ Phi = \ iint _ {S} \ mathrm {d} \ Phi = \ iint _ {S} {\ overrightarrow {\ varphi}} \ cdot {\ overrightarrow {\ mathrm {d} S}} = \ iint _ {S} \ varphi \ \ mathrm {d} S}dΦ{\ displaystyle \ mathrm {d} \ Phi}a felületi elemen átmenő elemi fluxus , ahol a felületi elemre normális egységvektor van .
dS→=nem→ dS{\ displaystyle {\ overrightarrow {\ mathrm {d} S}} = {\ overrightarrow {n}} \ \ mathrm {d} S}nem→{\ displaystyle {\ overrightarrow {n}}}dS{\ displaystyle \ mathrm {d} S}
Egy adott ponton a felületre, a termikus indukció , más néven felszíni hőáram , hőáram felületi sűrűségű , hő sűrűségű , hővel fluxus sűrűsége , vagy akár termikus áramsűrűség .
φ{\ displaystyle \ varphi} φ{\ displaystyle \ varphi}
φ=φ→⋅nem→{\ displaystyle \ varphi = {\ overrightarrow {\ varphi}} \ cdot {\ overrightarrow {n}}}Három hőátadási mód
Hővezetés
Hőátadás vezetés által leírt Fourier törvénye származó hővezető :
λ{\ displaystyle {\ lambda}}
φ→vs.onemd=-λ⋅grnál néld→ T{\ displaystyle {\ overrightarrow {\ varphi}} _ {\! \! \ mathrm {cond}} = - \ lambda \ cdot {\ overrightarrow {\ mathrm {grad}}} \ T}.
A steady state és abban az esetben a felület hőáram átmegy izoterm felület egy sík fal vastagságú kitéve hőmérséklet-különbség :
e{\ displaystyle e}ΔT{\ displaystyle {\ Delta T}}
φvs.onemd=λe⋅ΔT=ΔTrthvs.onemd{\ displaystyle \ varphi _ {\ mathrm {cond}} = {\ frac {\ lambda} {e}} \ cdot {\ Delta T} = {\ frac {\ Delta T} {r _ {\ mathrm {th \ , cond}}}}},
hol van a fal felületi hőellenállása .
rthvs.onemd=eλ{\ displaystyle r _ {\ mathrm {th \, cond}} = {\ frac {e} {\ lambda}}}
Konvekció
Abban az esetben, a konvekciós hőcsere felülete közötti szilárd hőmérsékleten és egy folyadék a termikus konvekciós együttható hőmérsékleten , newtoni törvény ad expresszióját a felületi hő fluxus:
To{\ displaystyle T_ {p}} h{\ displaystyle h}Tf{\ displaystyle T_ {f}}
φvs.onemv=h×(To-Tf)=(To-Tf)rthvs.onemv{\ displaystyle \ varphi _ {\ mathrm {conv}} = h \ szor (T_ {p} -T_ {f}) = {\ frac {(T_ {p} -T_ {f})} {r _ {\ mathrm {th \, conv}}}}}.
A fluxussűrűség-vektor forró-hideg irányú a hőcserélő felülettel normális irányban. A kapcsolódó felszíni termikus ellenállás: .
rthvs.onemv=1h{\ displaystyle r _ {\ mathrm {th \, conv}} = {\ frac {1} {h}}}
Sugárzás
Szerint a Stefan-Boltzmann-törvény, a kisugárzott felületi hőáram - más néven jegyezni energiát exitance - a felületen a hőmérséklet test lehet kifejezni:
M{\ displaystyle M}T{\ displaystyle T}
φrnál nély=M=ε⋅σ⋅T4{\ displaystyle \ varphi _ {\ mathrm {ray}} = M = \ varepsilon \ cdot \ sigma \ cdot T ^ {4}},
ahol = 5,670 3 × 10 -8 W m -2 K -4 a Stefan-Boltzmann állandó , és az emissziós anyag.
σ{\ displaystyle \ sigma} ε{\ displaystyle \ varepsilon}
Példák
A hőcserélők , radiátorok , a kazán , a hűtőtornyok , a hűtőbordák , a kondenzátorok stb. használja a falakon keresztüli hőátadási jelenségeket. A forró folyadék hőenergiát ad át egy hideg folyadéknak anélkül, hogy keverednének. Az eszközök az energiacsere maximalizálása érdekében igyekeznek növelni a cserefelület felületét.
Az épület hőtechnikájában a falak, például a tetőszakaszok vagy bármely más fal alkotják az épület burkolatát és annak a külső környezettel való kicserélő felületét. A hőszigetelés célja a falakon keresztüli hőáramlás csökkentése.
Ez a fajta átvitel két különböző hőmérsékletű folyadék, például a bőr, a test és a környezete közötti hőcserélő felület bármely cserealapára alkalmazható.
Megjegyzések és hivatkozások
-
Jean-Luc Battaglia , Andrzej Kusiak és Jean-Rodolphe Puiggali , Bevezetés a hőátadásba: tanfolyam és javított gyakorlatok , Dunod,2014. március 26( ISBN 978-2-10-070540-5 , online olvasás ).
-
A mértékegységek nemzetközi rendszere (SI) , Sèvres, a Súlyok és Méretek Nemzetközi Irodája ,2019, 9 -én ed. , 216 p. ( ISBN 978-92-822-2272-0 , olvasható online [PDF] ) , p. 28..
-
A szigetelők hővezető képessége , Ed. Techniques Ingénieur ( olvasható online ) , p. 12.
-
Céline Deluzarche , „ Heat és a hőmérséklet: mi a különbség? » , On Futura (megtekintés : 2020. június 5. )
-
Kollektív, fej. 5 „Termikus diffúzió” , Marc Venturi, Jean-Claude Hulot, Thermodynamique - MP PT PC PSI , Nathan, koll. "Tudományos előkészítés",2008, 221 p. ( ISBN 978-2-09-812177-5 , online olvasás ) , p. 154.
-
Ana-Maria Bianchi , Yves Fautrelle és Jacqueline Etay , Thermal transzferek , PPUR politechnikai prések,2004, 550 p. ( ISBN 9782880744960 , online olvasás ) , p. 38.
Lásd is
Bibliográfia
Kapcsolódó cikkek
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">