Podstawowe wiadomości o wymianie ciepła.
Między ośrodkami różniącymi się temperaturą wymiana ciepła może zachodzić poprzez konwekcję, promieniowanie lub przewodzenie.
Konwekcja (unoszenie ciepła) występuje wówczas, gdy makroskopowe cząsteczki ośrodka, w którym odbywa się ruch ciepła, zmieniają swoje położenie. Zjawisko to charakterystyczne jest dla cieczy i gazów. Rozróżnia się dwa rodzaje konwekcji: swobodną i wymuszoną. Przy konwekcji swobodnej ruch powietrza jest wynikiem różnic gęstości, spowodowanych wzrostem objętości przy ogrzewaniu. Ten rodzaj konwekcji jest typowy dla wnętrza pomieszczenia. Przy konwekcji wymuszonej ruch powietrza spowodowany jest działaniem wiatru, wentylatorów itp. Ten typ konwekcji przeważa na zewnętrznych powierzchniach budynku,
Promieniowanie jest to przenoszenie energii w ośrodku gazowym lub w próżni pomiędzy dwoma promieniującymi powierzchniami za pomocą fal elektromagnetycznych. Następuje tu dwukrotna zamiana energii: cieplnej na elektromagnetyczną na powierzchni ciała wypromieniowującego ciepło i elektromagnetycznej na cieplną na powierzchni ciała pochłaniającego ciepło. Powierzchnie wszystkich ciał o temperaturze powyżej zera bezwzględnego (-273,16°C=0K) są źródłami promieniowania cieplnego o natężeniu zależnym od właściwości i temperatury powierzchni..
Przewodzenie ciepła jest zjawiskiem polegającym na przenoszeniu energii cieplnej
wewnątrz makroskopowo nieruchomego ośrodka materialnego w wyniku oddziaływań międzycząsteczkowych. Ten sposób wymiany ciepła jest charakterystyczny dla ciał stałych, a gęstość strumienia ciepła przepływającego z obszaru o temperatura wyższej do obszaru o temperaturze niższej określa empiryczne prawo Fouriera;
q=-λgrad t (2 .4)
Jeśli założymy, że:
- przepływ ciepła odbywa się w warunkach ustalonych, tzn. strumień ciepła i temperatura nie zmieniają się w czasie
- pole temperatur jest jednowymiarowe (temperatura zmienia się tylko wzdłuż grubości przegrody)
- ruch ciepła odbywa się prostopadle do płaszczyzny przegrody
to rozwiązując równanie (1.4) dla przegrody jednowarstwowej otrzymamy zależność:
q= (t1-t2)*λ/d= Δt/R (2.5)
Δt = t1-t2 - różnica temperatur na powierzchniach warstwy materiału R =d/λ - opór cieplny warstwy materiału o grubości d i współczynniku przewodzenia ciepła λ. Współczynnik przenikania ciepła definiowany jest jako gęstość ustalonego strumienia ciepła przepływającego między dwoma obszarami powietrznymi przedzielonymi przegrodą, przy różnica temperatur między tymi obszarami (Δt) wynoszącej 1K. Jednostką U jest [W/m
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)