Процессы и аппараты химической технологии

Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности

Теплопроводность представляет собой форму передачи теплоты путем непосредственного соприкосновения отдельных частиц тела, имеющих различную температуру. При этом процесс теплообмена происходит вследствие передачи энергии микродвижения одних элементарных частиц другим.
Согласно гипотезе Фурье, количество теплоты проходящей через элемент изотермической поверхности  за промежуток времени  , пропорционально температурному градиенту  , где –коэффициент теплопроводности,   – элементарная площадь поверхности, м²;  – время передачи теплоты,
Количество теплоты, проходящее в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности  , называетсяплотностью теплового потока.
Количества теплоты  , проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность , называетсятепловым потоком (Дж/с =Вт): 
Величина теплового потока   и плотность теплового потока  являются векторами, за положительное направление которых принимают направление по нормали к изотермической поверхности в сторону уменьшения температуры.
Скалярная величина вектора плотности теплового потока будет равна:  Скалярная величина векторатеплового потока будет равна: 
Знак минус в правой части уравнений указывает на то, что тепловой поток и температурный градиент как векторы имеют противоположные направления.
Коэффициент теплопроводн. - тепловой поток, передаваемый через единичную поверхность при единичном значении температурного градиента 

Тема 18 Передача тепла конвекцией
Передача тепла конвекцией. Закон охлаждения Ньютона. Коэффициенты теплоотдачи. Критерии теплообменных процессов: Nu; Fo; Pr; Pe; Gr; Ga.

Передача тепла конвекцией

Интенсивность переноса тепла конвекцией зависит от степени турбулент­ности потока жидкости и перемешивания частиц внутри него. Следовательно, конвекция сильно зависит от гидродинамических условий течения потока жид­кости.
В центре (ядре) потока перенос тепла осуществляется одновременно теп­лопроводностью и конвекцией. Совместный перенос тепла этими способами называется конвективной теплоотдачей. Механизм переноса тепла в ядре пото­ка при его турбулентном движении характеризуется интенсивным перемешива­нием макрообъёмов среды, которое приводит к выравниванию температур до некоторого среднего значения t_ж. По мере приближения к стенке интенсив­ность теплоотдачи падает. Это объясняется тем, что вблизи нее образуется теп­ловой пограничный слой, подобный гидродинамическому пограничному слою, но обычно меньше его по толщине. В этом слое, по мере приближения к стенке, все большее значение приобретает теплопроводность, а влияние турбулентно­сти становится пренебрежимо мало (рис.8.1).