Ποια είναι η παραγωγή της μεταφοράς θερμότητας;

Παράγοντας εξισώσεις μεταφοράς θερμότητας:

Η μεταφορά θερμότητας είναι η διαδικασία μεταφοράς θερμικής ενέργειας μεταξύ αντικειμένων σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Οι κύριοι τρόποι μεταφοράς θερμότητας είναι:

* Conduction: Μεταφορά θερμότητας μέσω άμεσης επαφής μεταξύ των μορίων.

* CONVECTION: Μεταφορά θερμότητας μέσω της κίνησης υγρών (υγρά ή αέρια).

* Ακτινοβολία: Μεταφορά θερμότητας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Ακολουθεί μια παραγωγή των θεμελιωδών εξισώσεων για κάθε λειτουργία:

1. Αγωγιμότητα:

* Νόμος του Fourier: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι η ροή θερμότητας (μεταφορά θερμότητας ανά περιοχή μονάδας) είναι ανάλογη προς τη κλίση της θερμοκρασίας.

* Εξίσωση: $ q =-k \ frac {dt} {dx} $

* Πού:

* $ Q $:Φωτοδόλα (w/m²)

* $ k $:Θερμική αγωγιμότητα του υλικού (w/(m · k))

* $ dt/dx $:Κοσμήματα θερμοκρασίας (k/m)

* Παράγωγο:

* Με βάση την εμπειρική παρατήρηση ότι η ροή θερμότητας είναι ανάλογη με τη διαφορά θερμοκρασίας και αντιστρόφως ανάλογη προς την απόσταση μεταξύ των πηγών θερμότητας.

* Το αρνητικό σημάδι υποδεικνύει ότι η θερμότητα ρέει από υψηλότερη σε χαμηλότερη θερμοκρασία.

* Συμμετοχή σταθερής κατάστασης μέσω του επιπέδου τοίχου:

* Εξίσωση: $ Q =\ frac {ka (t_1 - t_2)} {l} $

* Πού:

* $ Q $:Ποσοστό μεταφοράς θερμότητας (W)

* $ A $:περιοχή του τείχους (m²)

* $ T_1 $:Θερμοκρασία στη μία πλευρά (k)

* $ T_2 $:Θερμοκρασία στην άλλη πλευρά (k)

* $ L $:πάχος του τοίχου (m)

* Παράγωγο:

* Με βάση το νόμο του Fourier και υποθέτοντας σταθερή θερμοκρασία σε όλο τον τοίχο.

* Η ενσωμάτωση του νόμου του Fourier σχετικά με το πάχος του τοίχου δίνει την παραπάνω εξίσωση.

2. Μεταφορά:

* Νόμος του Νεύτωνα ψύξης: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας με μεταφορά είναι ανάλογος με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του περιβάλλοντος υγρού.

* Εξίσωση: $ Q =ha (t_s - t_∞) $

* Πού:

* $ Q $:Ποσοστό μεταφοράς θερμότητας (W)

* $ H $:Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας μεταφοράς (W/(M² · K))

* $ A $:επιφάνεια (m²)

* $ T_S $:Θερμοκρασία επιφάνειας (k)

* $ T_∞ $:θερμοκρασία υγρού (k)

* Παράγωγο:

* Με βάση τις εμπειρικές παρατηρήσεις και περιλαμβάνει πολύπλοκη μηχανική υγρού και εκτιμήσεις μεταφοράς θερμότητας.

* Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας μεταφοράς καθορίζεται πειραματικά ή χρησιμοποιεί συσχετισμούς.

3. Ακτινοβολία:

* Νόμος Stefan-Boltzmann: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι η συνολική ενέργεια που ακτινοβολείται ανά μονάδα επιφάνειας ενός μαύρου σώματος είναι ανάλογη προς την τέταρτη ισχύ της απόλυτης θερμοκρασίας του.

* Εξίσωση: $ q =σt^4 $

* Πού:

* $ q $:Ραντιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιι:

* σ:Stefan-Boltzmann Constant (5.67 x 10⁻⁸ W/(m² · k⁴)))

* $ T $:Απόλυτη θερμοκρασία (k)

* Παράγωγο:

* Με βάση την κβαντική μηχανική θεωρία της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος.

* Ο νόμος προέρχεται από το νόμο του Planck, ο οποίος περιγράφει τη φασματική κατανομή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

* Καθαρή μεταφορά θερμότητας ακτινοβολίας μεταξύ δύο επιφανειών:

* Εξίσωση: $ Q =εσα (t_1^4 - t_2^4) $

* Πού:

* $ Q $:Ποσοστό μεταφοράς θερμότητας (W)

* ε:Εκπομπή των επιφανειών (χωρίς διάσταση)

* σ:Stefan-Boltzmann Constant (5.67 x 10⁻⁸ W/(m² · k⁴)))

* $ A $:Περιοχή των επιφανειών (m²)

* $ T_1 $:Θερμοκρασία της πρώτης επιφάνειας (k)

* $ T_2 $:Θερμοκρασία της δεύτερης επιφάνειας (k)

* Παράγωγο:

* Με βάση το νόμο Stefan-Boltzmann και λαμβάνοντας υπόψη την εκπομπή των επιφανειών.

* Η εξίσωση αντιπροσωπεύει την καθαρή μεταφορά θερμότητας ακτινοβολίας μεταξύ των επιφανειών, η οποία είναι η διαφορά μεταξύ της εκπεμπόμενης και απορροφημένης ακτινοβολίας.

Αυτές οι εξισώσεις είναι θεμελιώδεις για την κατανόηση και την ανάλυση των φαινομένων μεταφοράς θερμότητας σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένου του θερμικού σχεδιασμού των κτιρίων, των κινητήρων, των ηλεκτρονικών ειδών και άλλων. Σημειώστε ότι αυτές οι εξισώσεις είναι απλοποιημένα μοντέλα και συχνά απαιτούν λεπτομερέστερη ανάλυση για συγκεκριμένες εφαρμογές.