Теплопроводность. Тепловые коэффициенты.

Общая характеристика тепловых моделей ЭС. Тепловые модели.

Тепловые процессы в реальной конструкции ЭС, как правило, не поддаются математическому описанию из-за наличия большого числа основных и второстепенных факторов, влияющих на процесс. Поэтому необходим переход к тепловой модели ЭС. получили развитие две группы тепловых моделей ЭС. Характерной особенностью моделей первой группы является разделение всех поверхностей модели ЭС на отдельные условно изотермические участки. В тепловых моделях, относящихся ко второй группе, нагретая зона ЭС, представляющая собой неоднородную систему многих тел, идеализируется в виде однородного тела. Свойства этого тела характеризуются эффективными значениями коэффициентов теплопроводности l, теплоемкости с.

Тепловые модели первой группы исследуются при помощи так называемого метода тепловых схем, который позволяет описать процессы переноса тепла в ЭС при помощи системы неоднородных нелинейных алгебраических уравнений. Для изучения тепловых моделей второй группы применяются дифференциальные уравнения теплопроводности. При исследовании теплового режима сложных конструкций тепловая модель аппарата может содержать в себе элементы обеих указанных групп моделей. При этом отдельные части сложных ЭС представляются в виде условно изотермических поверхностей, другие - в виде однородных тел.

Теплопроводность. Тепловые коэффициенты.

Теплопроводностью (кондукцией) называют перенос тепловой энергии при соприкосновении частиц вещества или отдельных тел, имеющих разные температуры. Процесс передачи тепловой энергии теплопроводностью обычно связывают с твердыми телами, но при определенных условиях он наблюдается также в жидкостях и газах. При математическом описании процесса теплопередачи принято считать, что теплообмен происходит между изотермическими поверхностями, причем изотермическая поверхность с большей температурой отдает тепло изотермическим поверхностям с меньшей температурой.

Рис.1 Перенос теплового потока в теле

На рис. 1 изображено сечение сплошного тела и показаны следы двух изотермических поверхностей Si, Sj, имеющих температуры в данный момент времени ti,, tj,. Линии, перпендикулярные к изотермическим поверхностям, являются линиями теплового потока, на рис. 1 эти линии обозначены стрелками. Через единицу площади изотермической поверхности проходит тепловой поток q, который называется удельным тепловым потоком, или плотностью теплового потока

где l — коэффициент теплопроводности материала; — градиент температуры.