температурне поле

РОЗДІЛ 1. Основні поняття теплообміну

Температурне поле є сукупність значень температури в усіх точках даної розрахункової області і в часі.

Температурне поле вимірюють в градусах Цельсія і Кельвіна і позначають також як і в ТТД:, де хi - координати точки в просторі, в якій знаходять температуру, в метрах [м]; # 964; - час процесу теплообміну в секундах, [з]. Т. о. температурне поле характеризується кількістю координат і своєю поведінкою в часі.

У теплових розрахунках використовують такі системи координат:

хi = х1. х2. х3 - довільна ортогональна система координат;

хi = x, y, z - декартова система координат;

хi = r, # 966 ;, z - циліндрична система координат;

хi = r, # 966 ;, # 968; - сферична система координат.

Залежно від числа координат розрізняють тривимірне. двовимірне. одномірний і нульмерние (однорідне) температурні поля.

Температурне поле, яке змінюється в часі. називають нестаціонарним температурним полем. І навпаки, температурне поле, яке не змінюється в часі. називають стаціонарним температурним полем.

Приклади запису температурних полів:

T (x, y, z, # 964;) - тривимірне нестаціонарне температурне поле;

T (# 964;) - нульмерние нестаціонарне температурне поле;

T (x) - стаціонарне одномірне температурне поле;

T = const - нульмерние стаціонарне температурне поле - окремий випадок температурного поля, що характеризує термодинамічна рівновага системи.

Изотермическая поверхню - поверхню рівних температур.

Властивості ізотермічних поверхонь:

а) ізотермічні поверхні не перетинаються;

б) в нестаціонарних процесах ізотермічні поверхні переміщаються в просторі.

У нашому курсі ми будемо розглядати тіла, так званої, простий або класичної форми. Таких тел три:

- нескінченна або необмежена пластина - пластина, у якій товщина значно менше (в кілька разів) довжини і ширини;

- нескінченний циліндр - циліндр, у якого діаметр менше (в кілька разів) довжини циліндра;

Приклади ізотермічних поверхонь в тілах простої форми:

а) ізотермічні поверхні в нескінченній пластині при однакових на обох поверхнях умовах теплообміну - це площини паралельні утворюючим площинах дану пластину (див. рис.1);

б) ізотермічні поверхні в нескінченному циліндрі при однакових по всій його поверхні умовах теплообміну - співвісні (коаксіальні) циліндричні поверхні або, іншими словами, вкладені одна в одну циліндри меншого діаметру (див. рис.2);

Мал. 1.1. ізотермічні поверхні

в нескінченній пластині

Мал. 1.2. Ізотермічні поверхні в нескінченному циліндрі

в) в кулі при рівномірному нагріванні або охолодженні ізотермічні поверхні - вкладені одна в одну сфери.