Определение температурного напора: 4.1. Температурный напор

Содержание

4.1. Температурный напор

Температурный
напор – параметр, характеризующий
средний перепад температур между греющей
и охлаждающей средами при различных
схемах протекания сред: прямоток (рис.
1,а), противоток (рис. 1,б), перекрестный
ток (рис. 2) [1,3].

Рис. 1. Прямоток
и противоток

Температурный
напор определяется по следующим формулам:

при

или
во всех остальных случаях

.

При
перекрестном токе t-L(Q)
– диаграмма строится так же, как при
противотоке. Полученное значение
температурного напора tср
умножается на поправочный коэффициент
ψ, который определяется в зависимости
от схемы поперечного сечения пучка по
справочной литературе [2]. Значение
коэффициента 0,5< ψ<1.

Рис. 2.
Перекрестный ток

Пример.
Определить
температурный напор для прямотрубного
теплообменного аппарата вода-вода в
случае прямотока, если параметры сред:
греющая среда

;

;

;

.

Решение.
Используя
рис.1,а, определим tб=130ºС;
tм=30ºС,

их
отношение tб/tм=4,33,
т.е. больше 1,7.

Логарифмический
температурный напор определяем по
формуле

.

Задача 4. Для
предыдущего примера определить
температурный напор в случае противотока
и перекрестного тока.

Задача 5. Построить
t-Q
диаграмму и определить температурные
напоры для горизонтального парогенератора,
для параметров из предыдущей задачи 3.

Задача 6. Построить
t-Q
диаграмму и определить температурные
напоры для конденсатора турбины при
параметрах на выходе Рs=10
кПа, охлаждающей технической воды
Рох=0,5МПа,
t`ох=20C,
Gконд=12
м3/с.
Общей тепловой мощности Qконд=500
МВт.

4.2. Коэффициент теплоотдачи

При вынужденной
конвекции критерий Нуссельта, как
безразмерный коэффициент теплопередачи,
для установившегося турбулентного
режима течения при

;

определяется по эмпирической формуле
[2]

,

где

,

,

.

1.
В случае движения жидкости в трубе А =
0,023; b
= 0,78; с = 0,4.

2.
В случае продольного омывания труб в
межтрубном пространстве возможна
треугольная упаковка с относительным
шагом

.
При

,

для треугольной упаковки

;
b
= 0,8; с = 0,4.

3.
В случае продольного омывания труб в
межтрубном пространстве возможна также
квадратная упаковка с относительным
шагом
.

В
случае квадратной упаковки

,

где

– критерий Нуссельта для круглой трубы
того же диаметра, что и пучок стержней;

.

4.
В кольцевых концентрических каналах,
образованных цилиндрическими поверхностями
(d2>d1),

,

где

;

а
– расстояние от трубы до «рубашки»;

– критерий Нуссельта
для круглой трубы.

При естественной
конвекции критерий Нуссельта определяется
по следующей эмпирической формуле:

.

Критерий Грасгофа,
входящий в формулу, является мерой
отношения подъемной силы, возникающей
из-за разности плотностей при разных
температурах, и сил вязкости:

,

где
dн
– наружный диаметр трубы (для труб,
расположенных горизонтально) или высота
трубы, в случае ее вертикального
расположения.

Значения коэффициентов
определяем по табл.1.

Таблица
1

Значения коэффициентов в и n

В

n

Горизонтальные
трубы 10-3
– 103

1,18

1/8

103
– 108

0,5

1/4

Вертикальные
трубы 103
– 109

0,54

1/4

109
— 1013

0,135

1/3

Пример. Определить
значение коэффициента теплоотдачи
внутри трубы d=50
мм. Теплоснабжение сетевой воды с
параметрами tсв=90ºС;
Рсв=1,5
МПа; w=1,5
м/с.

Решение.
По таблицам
[4] определяем параметры сетевой воды,
необходимые для расчета:

— удельный
объем =0,0010352
м3/кг;

— динамическая
вязкость =314,8
мкПа∙с;

— число Пранталя
Рr=1,96;

— коэффициент
теплопроводности воды =0,674
Вт/(м∙К).

Рассчитываем
критерий Рейнольдса:

Re=∙d/=229083.

Рассчитываем число
Нуссельта:

Nu=0,023(Re)0,8(Pr)0,3=0,023(229083)0,8(1,96)0,3=544,6.

Рассчитываем
коэффициент теплоотдачи:

Вт/(м2∙К).

Задача 7. Определить
значение коэффициента теплоотдачи
вынужденной конвекции теплоносителя
внутри теплообменной трубки парогенератора
Ø14х1,5, если известно, что теплоноситель
движется со скоростью 5,0 м/с и имеет
параметры: Р=16,0 МПа; tтн=300C.

Задача 8. Определить
коэффициент теплоотдачи естественной
конвекции с вертикальной поверхности
батареи центрального отопления высотой
1,0 м, диаметром 50 мм, если известно, что
температура ее поверхности 90C,
а температура окружающего воздуха 20C.

Основы теории теплообмена

Основы теории теплообмена








  

Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. — Изд. 5-е перераб. и доп. — М.: Атомиздат, 1979, 416 с.

В книге сжато изложены основные проблемы современной теории теплообмена, в том числе многие выходящие за рамки стандартных курсов.

Особое внимание уделено турбулентному переносу тепла в однородных и неоднородных средах, в частности асимптотическим свойствам турбулентного пограничного слоя при сложных граничных условиях. Значительное место занимают также гидродинамические закономерности теплообмена при конденсации и кипении. Как в теоретическом изложении, так и в приводимых экспериментальных материалах содержится большое число оригинальных результатов. Все результаты доведены до формы расчетных зависимостей и рекомендаций.

В данное, пятое, издание включены новые материалы по теплообмену в пакетах и засыпках, радиационно-конвективному и нестационарному теплообмену, переработаны и дополнены главы по кипению и конденсации и по теплообмену в разреженном газе.

Книга рассчитана на научных работников, инженеров-исследователей, аспирантов и студентов старших курсов университетов и политехнических институтов, работающих или специализирующихся в области теплофизики и физической гидроаэродинамики.

Оглавление


ПРЕДИСЛОВИЕ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА
1.1. ПРЕДМЕТ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА
1.2. ПОЛЕ ТЕМПЕРАТУР И ПОЛЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ
1. 3. КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛООТДАЧИ И ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
1.4. ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
1.5. БАЛАНСНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА
1.6. СРЕДНИЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАПОР
1.7. ХОД РАСЧЕТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
1.8. ОДНОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Глава 2. УРАВНЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА В ВЕЩЕСТВЕННОЙ СРЕДЕ
2.1. ГИПОТЕЗА О ПРЯМОЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ ВЕКТОРА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ГРАДИЕНТУ ТЕМПЕРАТУР
2.2. УРАВНЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА В ВЕЩЕСТВЕННОЙ СРЕДЕ
2.3. ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
2.4. ТЕМПЕРАТУРА ТОРМОЖЕНИЯ
2.5. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ С КОНЕЧНОЙ СКОРОСТЬЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗМУЩЕНИЯ
Глава 3. УРАВНЕНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ
3.1. СВЯЗЬ МЕЖДУ ПОЛЕМ ТЕМПЕРАТУР И ПОЛЕМ СКОРОСТЕЙ В ДВИЖУЩЕЙСЯ СРЕДЕ
3.2. УРАВНЕНИЕ СПЛОШНОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ
3.3. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ
3.4. ПОДЪЕМНАЯ СИЛА, ОБУСЛОВЛЕННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ
Глава 4. УРАВНЕНИЯ ОСРЕДНЕННОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА
4.1. ТУРБУЛЕНТНОСТЬ
4.2. УРАВНЕНИЯ ОСРЕДНЕННОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ
4.3. УРАВНЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА
4.4. ТУРБУЛЕНТНОЕ ТРЕНИЕ И ТУРБУЛЕНТНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В ПЛОСКОМ ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ
Глава 5. КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ
5.1. ВРЕМЕННЫЕ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ
5.2. КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ К УРАВНЕНИЯМ ГИДРОДИНАМИКИ
5.3. КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ К УРАВНЕНИЯМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
5.4. УСЛОВИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО И ТЕПЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ГРАНИЦАХ ФАЗ В МНОГОФАЗНОЙ СИСТЕМЕ
5.5. РЕАКТИВНАЯ СИЛА ПРИ ФАЗОВОМ ПРЕВРАЩЕНИИ
Глава 6. УСЛОВИЯ ПОДОБИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
6.1. ПОНЯТИЕ О ПОДОБИИ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
6.2. КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ
6.3. ЗАВИСИМЫЕ И НЕЗАВИСИМЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ. УСЛОВИЯ ОДНОЗНАЧНОСТИ
6.4. КОМБИНИРОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ. СОБСТВЕННО КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ
6.5. КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ КАК ОБОБЩЕННЫЕ БЕЗРАЗМЕРНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ
6.6. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ НЕКОТОРЫХ КРИТЕРИЕВ ПОДОБИЯ
6.7. КРИТЕРИЙ ТЕПЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОМ ПРЕВРАЩЕНИИ ВЕЩЕСТВА
6. 8. БЕЗРАЗМЕРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ
Глава 7. УСТАНОВИВШИЙСЯ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
7.1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ СТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
7.2. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ СТЕНКУ
7.3. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЧЕРЕЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ СТЕНКУ
7.4. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЧЕРЕЗ ШАРОВУЮ СТЕНКУ
7.5. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВДОЛЬ СТЕРЖНЯ ПОСТОЯННОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
7.6. ПРЯМОЕ РЕБРО ПОСТОЯННОГО ТЕПЛОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
7.7. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В ПРЯМОМ ТРАПЕЦИЕВИДНОМ И В ПЛОСКОМ КРУГЛОМ РЕБРАХ
7.8. КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРЕБРЕНИЯ
7.9. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В СТЕРЖНЕ И ШАРЕ С ВНУТРЕННИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА
7.10. СУПЕРПОЗИЦИЯ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУР
7.11. УЧЕТ ВНЕШНЕГО ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТОДОМ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СТЕНКИ
Глава 8. НЕУСТАНОВИВШИЙСЯ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ БЕЗ ВНУТРЕННИХ ИСТОЧНИКОВ
8.1. УРАВНЕНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ
8.2. РЕШЕНИЕ В ВИДЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ ДВУХ ФУНКЦИЙ
8.3. ТЕМПЕРАТУРА — ФУНКЦИЯ ОДНОЙ КООРДИНАТЫ И ВРЕМЕНИ
8. 4. МОНОТОННЫЙ ПЕРЕХОД К ТЕПЛОВОМУ РАВНОВЕСИЮ
8.5. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ В ТЕЛЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ, ЛИНЕЙНО МЕНЯЮЩЕЙСЯ ВО ВРЕМЕНИ
8.6. РЕГУЛЯРНЫЙ РЕЖИМ ОХЛАЖДЕНИЯ
8.7. ОХЛАЖДЕНИЕ ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНОГО ТЕЛА
8.8. ТЕПЛОВЫЕ ВОЛНЫ
Глава 9. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА
9.1. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОСА
9.2. СВЯЗЬ МЕЖДУ ТЕПЛООТДАЧЕЙ И ТРЕНИЕМ
9.3. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ
9.4. СИСТЕМА ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЙ ТЕПЛООБМЕНА В ПОТОКЕ СЖИМАЕМОГО ГАЗА
9.5. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПЛОСКОГО СТАЦИОНАРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
9.6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И СКОРОСТЕЙ В ПЛОСКОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
9.7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И ТЕМПЕРАТУРЫ В ПЛОСКОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
9.8. ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЕ ВЫРАЖЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОГО ОБМЕНА В ПЛОСКОМ НЕСЖИМАЕМОМ ПОТОКЕ ВБЛИЗИ ТВЕРДОЙ СТЕНКИ
9.9. СВЯЗЬ МЕЖДУ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ТУРБУЛЕНТНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ВЯЗКОСТИ
9.10. ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПЕРЕНОС В ВЯЗКОМ ПОДСЛОЕ
9. 11. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ В ПЛОСКОМ НЕСЖИМАЕМОМ ПОТОКЕ ВБЛИЗИ СТЕНКИ
9.12. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИХ ВЫРАЖЕНИЙ ДЛЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ ПЕРЕНОСОВ В НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ НА ПЛОСКИЙ ПОТОК ГАЗА
9.13. ПОРЯДОК ВЕЛИЧИНЫ вязкого подслоя НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
9.14. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ ТРЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА
Глава 10. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВНЕШНЕМ ОБТЕКАНИИ ТЕЛ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТЬЮ
10.1. ХАРАКТЕР ВНЕШНЕГО ОБТЕКАНИЯ
10.2. ЛАМИНАРНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА ПЛАСТИНЕ (ТОЧНОЕ РЕШЕНИЕ)
10.3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЛАСТИНЫ, ОБТЕКАЕМОЙ ЛАМИНАРНЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ (ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ)
10.4. ТЕПЛООТДАЧА ПЛАСТИНЫ, ОБТЕКАЕМОЙ ЛАМИНАРНЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ ПРИ Рr>=1 (ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ)
10.5. ТЕПЛООТДАЧА ПЛАСТИНЫ. ОБТЕКАЕМОЙ ЛАМИНАРНЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ ПРИ Рr10.6. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЛАСТИНЫ, ОБТЕКАЕМОЙ ТУРБУЛЕНТНЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ
10.7. ТЕПЛООТДАЧА ПЛАСТИНЫ. ОБТЕКАЕМОЙ ТУРБУЛЕНТНЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ С ПОСТОЯННЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
10. 8. НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ЛАМИНАРНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ГАЗА НА ПЛАСТИНЕ
10.9. НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ГАЗА НА ПЛАСТИНЕ
10.10. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
10.11. КОНСЕРВАТИВНОСТЬ ЗАКОНА ТЕПЛООБМЕНА ОТНОСИТЕЛЬНО ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ
10.12. ИНТЕГРАЛ УРАВНЕНИЯ ЭНЕРГИИ
10.13. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ОБТЕКАНИИ ШАРА
10.14. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ ОДИНОЧНОГО ЦИЛИНДРА
Глава 11. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ТЕЧЕНИИ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
11.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ТЕЧЕНИИ
11.2. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ
11.3. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ
11.4. СВЯЗЬ МЕЖДУ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ТЕПЛООТДАЧИ И ТРЕНИЯ
11.5. РЕШЕНИЕ ПРИ ЛИНЕЙНОМ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕНКИ
11.6. ТЕПЛООТДАЧА К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ ПРИ Рr>1
11.7. ТЕПЛООТДАЧА К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ ПРИ Рr«1
11.8. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ФАКТОР
11.9. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА НА ТРЕНИЕ И ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ ГАЗА
11. 10. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА НА ТЕПЛООТДАЧУ ПРИ ТЕЧЕНИИ КАПЕЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
11.11. ТЕПЛООБМЕН И ТРЕНИЕ ВО ВХОДНОМ УЧАСТКЕ ТРУБЫ
11.12. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ТЕЧЕНИИ В КАНАЛАХ НЕЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
11.13. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕЧЕНИИ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ
11.14. ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ СТЕНКИ ТРУБЫ НА ТЕПЛООТДАЧУ
11.15. ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННЕГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
Глава 12. ТЕПЛООБМЕН ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА
12.1. СВЯЗЬ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРОЙ ТОРМОЖЕНИЯ И СКОРОСТЬЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В ГАЗЕ
12.2. КОЭФФИЦИЕНТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОБОБЩЕННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ
12.3. ТЕПЛООТДАЧА К ПЛАСТИНЕ
12.4. КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ ПЛАСТИНЫ ПРИ ЛАМИНАРНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
12.5. ПРОФИЛЬ СКОРОСТЕЙ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПЛАСТИНЕ
12.6. КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ И ТЕПЛООТДАЧИ ПЛАСТИНЫ ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
12.7. ТРЕНИЕ И ТЕПЛООБМЕН В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ДИССОЦИИРОВАННОГО ГАЗА
Глава 13. ТЕПЛООБМЕН И ТРЕНИЕ ПРИ ПЕРЕНОСЕ ВЕЩЕСТВА
13.1. МАССООБМЕН И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
13.2. УРАВНЕНИЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
13.3. ТРОЙНАЯ АНАЛОГИЯ
13.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТЕПЛОВОГО ПОТОКА В ПЛОСКОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НА ПОЛУПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
13.5. ПРЕДЕЛЬНЫЙ ЗАКОН ТРЕНИЯ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НА ПОЛУПРОНИЦАЕМОЙ ПЛАСТИНЕ
13.6. ЛАМИНАРНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА ПОЛУПРОНИЦАЕМОЙ ПЛАСТИНЕ
13.7. ЭФФЕКТ ТЕРМОДИФФУЗИИ
13.8. ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ГАЗА НА ПОЛУПРОНИЦАЕМОЙ ПЛАСТИНЕ ПРИ
13.9. ПАРАМЕТРЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ В ТОЧКЕ ОТТЕСНЕНИЯ ОТ ПЛАСТИНЫ
13.10. ДВА ВАЖНЫХ ЧАСТНЫХ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НА ПЛАСТИНЕ
13.11. ЗАКОНЫ ТРЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ГАЗА ПРИ КОНЕЧНЫХ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСА
Глава 14. ТЕПЛОВЫЕ ЗАВЕСЫ
14.1. ТИПЫ ЗАВЕС
14.2. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ В ТЕПЛОВОЙ ЗАВЕСЕ НА АДИАБАТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
14.3. АДИАБАТИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА С ПРЕДВКЛЮЧЕННЫМ УЧАСТКОМ ТЕПЛООБМЕНА
14. 4. АДИАБАТИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА С ПРЕДВКЛЮЧЕННЫМ ПОРИСТЫМ УЧАСТКОМ
14.5. АДИАБАТИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА С ГАЗОВОЙ ЗАВЕСОЙ
14.6. НЕАДИАБАТИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА С ГАЗОВОЙ ЗАВЕСОЙ
14.7. ИНТЕГРАЛЬНОЕ СООТНОШЕНИЕ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЗАТОПЛЕННОЙ СТРУИ С ПЛОСКОЙ ПЛАСТИНОЙ
14.8. ТРЕНИЕ И ТЕПЛООБМЕН ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЗАТОПЛЕННОЙ СТРУИ С ТВЕРДОЙ СТЕНКОЙ
Глава 15. ТЕПЛООБМЕН В ПАКЕТАХ И ЗАСЫПКАХ
15.1. ПОПЕРЕЧНОЕ ОБТЕКАНИЕ ПАКЕТОВ ЦИЛИНДРОВ
15.2. ПРОДОЛЬНОЕ ОБТЕКАНИЕ ПАКЕТОВ ЦИЛИНДРОВ
15.3. ПАКЕТЫ ШАРОВ
15.4. КИПЯЩИЙ СЛОЙ
15.5. НЕОДНОРОДНОСТИ И НЕУСТОЙЧИВОСТИ В СЛОЕ ЧАСТИЦ
Глава 16. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН В СРЕДАХ С НЕЛИНЕЙНЫМ ЗАКОНОМ МОЛЕКУЛЯРНОГО ТРЕНИЯ
16.1. ЖИДКОСТИ С НЕЛИНЕЙНОЙ КРИВОЙ ТЕЧЕНИЯ
16.2. СВЯЗЬ МЕЖДУ ТЕКУЧЕСТЬЮ И КАСАТЕЛЬНЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ СО СТРУКТУРНОЙ ВЯЗКОСТЬЮ
16.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ СТАБИЛИЗИРОВАННОМ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ С ЛИНЕЙНЫМ ЗАКОНОМ ТЕКУЧЕСТИ
16.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ОБТЕКАНИИ ПЛАСТИНЫ
16.5. СВЯЗЬ МЕЖДУ ИСТИННОЙ И КАЖУЩЕЙСЯ ТЕКУЧЕСТЬЮ
16.6. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ С ЛИНЕЙНЫМ ЗАКОНОМ ТЕКУЧЕСТИ
16.7. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ СТРУКТУРНО-ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ
16.8. ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК НА ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ВОДЫ
Глава 17. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ
17.1. СВОБОДНАЯ ТЕПЛОВАЯ КОНВЕКЦИЯ ОКОЛО ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ
17.2. ТЕПЛООТДАЧА В ОБЛАСТИ ЛАМИНАРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ПРИ Pr>=1
17.3. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН В ОБЛАСТИ РАЗВИТОЙ ТЕПЛОВОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПРИ Рr>=1
17.4. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ Рr17.5. ТЕПЛООТДАЧА В ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СЛОЯХ
17.6. СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ СВОБОДНОЙ И ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ
Глава 18. ТЕПЛООБМЕН В РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗАХ
18.1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В РАЗРЕЖЕННОМ ГАЗЕ
18.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ С ПОВЕРХНОСТЬЮ. СВОБОДНО-МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ПЕРЕНОС ТЕПЛА
18. 3. ТЕЧЕНИЕ СО СКОЛЬЖЕНИЕМ И ТЕМПЕРАТУРНЫМ СКАЧКОМ
18.4. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ГИПЕРЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ
18.5. РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ОБТЕКАНИИ ТЕЛ РАЗРЕЖЕННЫМ ГАЗОМ
18.6. СВОБОДНАЯ КОНВЕКЦИЯ В РАЗРЕЖЕННОМ ГАЗЕ
18.7. ВАКУУМНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ
Глава 19. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА НА ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
19.1. ПЛЕНОЧНАЯ И КАПЕЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ
19.2. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПЛЕНОЧНОЙ КОНДЕНСАЦИИ ЧИСТОГО НАСЫЩЕННОГО ПАРА
19.3. ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ ПЛЕНКИ НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ МЕДЛЕННОМ ДВИЖЕНИИ ПАРА
19.4. ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ПЛЕНКИ НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ МЕДЛЕННОМ ДВИЖЕНИИ ПАРА
19.5. СРЕДНИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ СМЕШАННОМ ТЕЧЕНИИ ПЛЕНКИ КОНДЕНСАТА НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТЕНКЕ
19.6. ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЧИСТОГО ПАРА НА ТЕПЛООТДАЧУ ПРИ КОНДЕНСАЦИИ НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
19.7. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА ВНУТРИ ТРУБЫ
19.8. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ЧИСТОГО ПАРА НА ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБ
19. 9. ПЛЕНОЧНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ НА НИЖНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛИТЫ
9.10. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ПЕРЕГРЕВА ПАРА
19.11. КАПЕЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ
Глава 20. КОНДЕНСАЦИЯ НА СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ
20.1. ТЕПЛООБМЕН В СВОБОДНО ПАДАЮЩЕЙ СТРУЕ
20.2. КОНДЕНСАЦИЯ НА СТРУЕ, ВТЕКАЮЩЕЙ В ПАРОВОЕ ПРОСТРАНСТВО С БОЛЬШОЙ СКОРОСТЬЮ
Глава 21. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ ОДНОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
21.1. ДВА ОСНОВНЫХ РЕЖИМА КИПЕНИЯ
21.2. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ
21.3. ПУЗЫРЬКОВОЕ КИПЕНИЕ, ЧАСТОТА И СКОРОСТЬ РОСТА ПАРОВЫХ ПУЗЫРЕЙ
21.4. ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ ПАРОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В ТРУБАХ
21.5. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ПУЗЫРЬКОВОМ КИПЕНИИ
21.6. ПУЗЫРЬКОВОЕ КИПЕНИЕ ПРИ ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ ЖИДКОСТИ
21.7. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ПЛЕНОЧНОМ КИПЕНИИ
21.8. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ СВОБОДНОМ РАСТЕКАНИИ ЖИДКОСТИ ПО ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
Глава 22. КРИТИЧЕСКИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМА КИПЕНИЯ
22.1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА КРИЗИСОВ В МЕХАНИЗМЕ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТИ
22.2. КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДВУХФАЗНОГО ГРАНИЧНОГО СЛОЯ ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ В БОЛЬШОМ ОБЪЕМЕ КИПЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ (ПЕРВЫЙ КРИЗИС РЕЖИМА КИПЕНИЯ)
22.3. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА И СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА НА ВЕЛИЧИНУ
22.4. ПЕРЕХОД ОТ ПЛЕНОЧНОГО РЕЖИМА КИПЕНИЯ К ПУЗЫРЬКОВОМУ РЕЖИМУ (ВТОРОЙ КРИЗИС РЕЖИМА КИПЕНИЯ)
22.5. КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДВУХФАЗНОГО ГРАНИЧНОГО СЛОЯ ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ
22.6. ВЛИЯНИЕ НЕДОГРЕВА ЖИДКОСТИ ДО ТЕМПЕРАТУРЫ НАСЫЩЕНИЯ НА КРИТИЧЕСКУЮ ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
22.7. КРИТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК В ОБЛАСТИ УМЕРЕННЫХ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЯ
22.8. КРИЗИС КИПЕНИЯ В БИНАРНЫХ СМЕСЯХ
22.9. НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПЕРЕХОД ОТ ОДНОФАЗНОЙ КОНВЕКЦИИ К ПЛЕНОЧНОМУ КИПЕНИЮ
22.10. ВЛИЯНИЕ МЕТАСТАБИЛЬНОСТИ ПРИСТЕННОГО СЛОЯ ЖИДКОСТИ НА ПЕРВУЮ КРИТИЧЕСКУЮ ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
Глава 23. С ЭЛЕМЕНТЫ МАГНИТНОЙ ТЕРМОГИДРОДИНАМИКИ
23.1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ
23.2. ВЛИЯНИЕ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОГО К ТЕЧЕНИЮ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ГИДРОДИНАМИКУ И ТЕПЛООБМЕН В ЛАМИНАРНОМ ПОТОКЕ
23. 3. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В КАНАЛАХ
23.4. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕРМОГАЗОДИНАМИКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
23.5. ОБОБЩЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЛАЗМОТРОНОВ
Глава 24. НЕУСТАНОВИВШИЙСЯ КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
24.1. КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ КОНВЕКТИВНУЮ НЕСТАЦИОНАРНОСТЬ
24.2. ЛАМИНАРНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА ПЛАСТИНЕ С ПЕРЕМЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ
24.3. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ОБТЕКАНИИ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ
24.4. НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В ТРУБЕ
24.5. ВЛИЯНИЕ ОСЦИЛЛЯЦИЙ
24.6. ВЛИЯНИЕ ОСЦИЛЛЯЦИЙ
Глава 25. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
25.1. ПРИРОДА ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
25.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
25.3. ЗАКОНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА
25.4. ИЗЛУЧЕНИЕ РЕАЛЬНЫХ ТЕЛ
25.5. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО И ОБЪЕМНОГО ИЗЛУЧЕНИЙ
25.6. ГЕОМЕТРИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНВАРИАНТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
25.7. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ
25.8. АЛГЕБРАИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ИНВАРИАНТОВ ИЗЛУЧЕНИЯ
Глава 26. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ В ПРОЗРАЧНЫХ И ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕДАХ
26.1. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ СИСТЕМЫ ТЕЛ, РАЗДЕЛЕННЫХ ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДОЙ
26.2. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ ДИСКРЕТНОЙ СИСТЕМЫ ТЕЛ В ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДЕ (ЗОНАЛЬНЫЙ МЕТОД)
26.3. ПРИЛОЖЕНИЕ ЗОНАЛЬНОГО МЕТОДА К РАСЧЕТУ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ МЕЖДУ НЕСКОЛЬКИМИ СЕРЫМИ ТЕЛАМИ
26.4. ДЕЙСТВИЕ ЭКРАНОВ
26.5. УРАВНЕНИЕ ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДЕ
26.6. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДЕ
26.7. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД
26.8. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ ДИСКРЕТНОИ СИСТЕМЫ ТЕЛ В ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДЕ (ЗОНАЛЬНЫЙ МЕТОД)
26.9. ПЕРЕНОС ИЗЛУЧЕНИЯ В ПЛОСКОМ СЛОЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДЫ
26.10. КОМБИНИРОВАННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН
26.11. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ В ТОПОЧНЫХ УСТРОЙСТВАХ





Как рассчитать изменение температуры

Обновлено 26 апреля 2018 г.

Ли Джонсон

Термодинамика — это область физики, изучающая температуру, тепло и, в конечном счете, передачу энергии. Хотя законы термодинамики могут быть немного сложными для понимания, первый закон термодинамики представляет собой простую зависимость между выполненной работой, подведенным теплом и изменением внутренней энергии вещества. Если вам нужно рассчитать изменение температуры, это либо простой процесс вычитания старой температуры из новой, либо он может включать первый закон, количество энергии, добавленной в виде тепла, и удельную теплоемкость вещества в вопрос.

TL;DR (слишком длинный; не читал)

Простое изменение температуры рассчитывается путем вычитания конечной температуры из начальной температуры. Возможно, вам потребуется преобразовать градусы Фаренгейта в градусы Цельсия или наоборот, что можно сделать с помощью формулы или онлайн-калькулятора.

Когда речь идет о передаче тепла, используйте эту формулу: изменение температуры = Q/см, чтобы рассчитать изменение температуры от определенного количества добавленного тепла. Q представляет добавленное тепло, c — удельная теплоемкость нагреваемого вещества, а m — масса нагреваемого вещества.

В чем разница между теплом и температурой?

Ключевым моментом, необходимым для расчета температуры, является разница между теплотой и температурой. Температура вещества — это то, с чем вы знакомы из повседневной жизни. Это количество, которое вы измеряете термометром. Вы также знаете, что температуры кипения и плавления веществ зависят от их температуры. На самом деле температура — это мера внутренней энергии вещества, но эта информация не важна для определения изменения температуры.

Тепло немного отличается. Это термин для передачи энергии посредством теплового излучения. Первый закон термодинамики гласит, что изменение энергии равно сумме присоединенного тепла и выполненной работы. Другими словами, вы можете передать чему-то больше энергии, нагрев это (передав ему тепло) или физически переместив или помешав это (выполнив работу над этим).

Простой расчет изменения температуры

Самый простой расчет температуры, который вам может понадобиться, включает определение разницы между начальной и конечной температурами. Это легко. Вы вычитаете конечную температуру из начальной температуры, чтобы найти разницу. Итак, если что-то начинается при 50 градусах Цельсия и заканчивается при 75 градусах Цельсия, то изменение температуры составляет 75 градусов Цельсия – 50 градусов Цельсия = 25 градусов Цельсия. Для понижения температуры результат отрицательный.

Самая большая проблема для этого типа вычислений возникает, когда вам нужно выполнить преобразование температуры. Обе температуры должны быть либо по Фаренгейту, либо по Цельсию. Если у вас есть по одному из каждого, преобразуйте один из них. Чтобы переключиться с градусов по Фаренгейту на градусы Цельсия, вычтите 32 из суммы в градусах по Фаренгейту, умножьте результат на 5, а затем разделите его на 9. Чтобы преобразовать из градусов по Цельсию в градусы по Фаренгейту, сначала умножьте сумму на 9, затем разделите ее на 5 и, наконец, прибавьте к результату 32. Как вариант, просто воспользуйтесь онлайн-калькулятором.

Расчет изменения температуры по теплообмену

Если вы решаете более сложную задачу, связанную с теплообменом, расчет изменения температуры усложняется. Нужна следующая формула:

Изменение температуры = Q/см

Где Q — подведенное тепло, c — удельная теплоемкость вещества, а m — масса вещества, которое вы повторно нагревается. Теплота выражается в джоулях (Дж), удельная теплоемкость выражается в джоулях на килограмм (или грамм) °С, а масса выражается в килограммах (кг) или граммах (г). Вода имеет удельную теплоемкость чуть менее 4,2 Дж/г °C, поэтому, если вы повысите температуру 100 г воды, используя 4200 Дж тепла, вы получите:

Изменение температуры = 4200 Дж ÷ (4,2 Дж/г °C × 100 г) = 10 °C

Температура воды повышается на 10 градусов C. Единственное, что вам нужно помнить, это то, что вы должны использовать постоянный единицы массы. Если у вас есть удельная теплоемкость в Дж/г°С, то вам нужна масса вещества в граммах. Если у вас это в Дж/кг °C, то вам нужна масса вещества в килограммах.

Изменение температуры и теплоемкость

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Наблюдать за теплопередачей и изменением температуры и массы.
  • Рассчитать конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагревание повышает температуру, а охлаждение снижает ее. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что над системой или системой не совершается никакой работы. Опыты показывают, что передаваемая теплота зависит от трех факторов — изменения температуры, массы системы, вещества и фазы вещества.

Рис. 1. Теплота Q , переданная для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, нужно добавить удвоенное количество теплоты. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла. в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазового перехода ни в одном из веществ.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры. Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемое тепло также зависит от фазы (газовая, жидкая или твердая).

Теплопередача и изменение температуры

Количественная зависимость между теплопередачей и изменением температуры содержит все три фактора:  Q =  mc Δ T , где Q – условное обозначение теплопередачи, м 90 014 это масса вещества, а Δ T – изменение температуры. Символ c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00°С. Удельная теплоемкость c — свойство вещества; его единица СИ — Дж / (кг ⋅ K) или Дж / (кг ⋅ ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единицей удельной теплоемкости является ккал/(кг ⋅ ºC).

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их расчета. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 перечислены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Пример 1. Расчет необходимого количества тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

Алюминиевая кастрюля весом 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20,0°C до 80,0°C. а) Какое количество тепла потребуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды повышается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданном изменении температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в табл. 1.

Решение

Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

Рассчитайте разницу температур:

Δ T = T f − T i = 60,0ºC.

Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды 1000 кг/м 3 , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 л воды равна м w  = 0,250 кг.

Рассчитайте теплоту, переданную воде. Используйте удельную теплоемкость воды из таблицы 1:

Q w =  m w c w Δ T = (0 0,250 кг)(4186 Дж/кгºC)(60,0ºC) = 62,8 кДж.

Рассчитайте тепло, переданное алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия из таблицы 1:

Q Al  =  m Al c Al Δ T  = (0,500 кг)(900 Дж/кгºC)(60,0ºC) = 27,0 × 10 4 Дж = 27,0 кДж. вода. Сначала найдем общее переданное тепло:

Q Всего = Q w + Q Al = 62,8 К Дж + 27,0 кДж = 89,8 кДж.

Таким образом, количество тепла, идущее на нагрев сковороды, равно

[латекс]\frac{27. 0\text{ кДж}}{89.8\text{ кДж}}\times100\%=30,1\%\\[/латекс]

и количество, идущее на нагрев воды, равно

[латекс]\фрак{62,8\текст{ кДж}}{89,8 \text{ кДж}}\times100\%=69,9\%\\[/latex].

Обсуждение

В этом примере тепло, переданное контейнеру, составляет значительную долю от общего количества переданного тепла. Хотя масса кастрюли в два раза больше массы воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевой кастрюлей.

Пример 2. Расчет повышения температуры по работе, совершаемой над веществом: перегрев тормозов грузовика при спуске

Рис. 2. Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Тормоза грузовиков, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразовывая потенциальную энергию гравитации в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может произойти слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.

Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж/кг ⋅ ºC, если материал сохраняет 10 % энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) при постоянном скорость.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала вычислим гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), что весь грузовик теряет при спуске, а затем найти повышение температуры только в тормозном материале.

Решение
  1. Рассчитайте изменение потенциальной энергии гравитации при движении грузовика вниз по склону Mgh = (10 000 кг)(9,80 м/с 2 )(75,0 м) = 7,35 × 10 6 Дж.
  2. Рассчитайте температуру по переданному теплу, используя Q =  Mgh  и [латекс]\Delta{T}=\frac{Q}{mc}\\[/latex], где 9{\ circ} C \\ [/латекс].
Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, повысит температуру тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод нецелесообразен. Однако та же идея лежит в основе новейшей гибридной технологии автомобилей, где механическая энергия (потенциальная энергия гравитации) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

Таблица 1. Удельная теплоемкость [1]  различных веществ
Вещества Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества Дж/кг ⋅ ºC ккал/кг ⋅ ºC [2]
Алюминий 900 0,215
Асбест 800 0,19
Бетон, гранит (средний) 840 0,20
Медь 387 0,0924
Стекло 840 0,20
Золото 129 0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C) 3500 0,83
Лед (средний, от −50°C до 0°C) 2090 0,50
Железо, сталь 452 0,108
Свинец 128 0,0305
Серебро 235 0,0562
Дерево 1700 0,4
Жидкости
Бензол 1740 0,415
Этанол 2450 0,586
Глицерин 2410 0,576
Меркурий 139 0,0333
Вода (15,0 °C) 4186 1. 000
Газы [3]
Воздух (сухой) 721 (1015) 0,172 (0,242)
Аммиак 1670 (2190) 0,399 (0,523)
Углекислый газ 638 (833) 0,152 (0,199)
Азот 739 (1040) 0,177 (0,248)
Кислород 651 (913) 0,156 (0,218)
Пар (100°C) 1520 (2020) 0,363 (0,482)

Обратите внимание, что пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического.

Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: наливание холодной воды на горячую сковороду

Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды температурой 20,0ºC (около чашки) в 0,500-килограммовую алюминиевую кастрюлю с температурой 150ºC, снятую с плиты. Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Кастрюля размещается на изолирующей подушке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как | Q горячий |= Q холодный .

Решение

Используйте уравнение теплопередачи Q =  mc Δ T  , чтобы выразить потери тепла алюминиевой кастрюлей через массу кастрюли, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру Q горячий  =  m Al c Al ( T f  − 150ºС).

Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q холод = m W c W ( T f  — 20,0ºC).

Обратите внимание, что Q горячая <0 и Q холодная >0 и что их сумма должна равняться нулю, поскольку тепло, отводимое горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, получаемое холодной водой: 9{\circ}\text{C}\end{array}\\[/latex]

Обсуждение

Это типичная задача калориметрии : два тела при разных температурах соприкасаются друг с другом и обмениваются нагревать до достижения общей температуры. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

Самостоятельный эксперимент: изменение температуры земли и воды

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения различий в теплоемкости:

  • Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза больше плотности воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя на 50% больше воды по объему.)
  • Нагревайте оба (используя духовку или тепловую лампу) в течение одинакового времени.
  • Запишите конечную температуру двух масс.
  • Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
  • Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

Какой образец остывает быстрее? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за наземные и морские бризы.

Проверьте правильность понимания

Если для повышения температуры блока с 25°C до 30°C необходимо 25 кДж, то какое количество теплоты необходимо для нагрева блока с 45°C до 50°C?

Решение

Теплопередача зависит только от разницы температур. Так как разность температур одинакова в обоих случаях, то во втором случае необходимы одни и те же 25 кДж.

Резюме сечения

  • Перенос тепла Q  , приводящий к изменению Δ T  температуры тела массой м  равно Q = mc Δ Т , где с  – удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.

Концептуальные вопросы

  1. Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
  2. Температура тормозов автомобиля повышается на Δ T  при остановке автомобиля со скорости v . Насколько больше было бы Δ T , если бы скорость автомобиля изначально была вдвое больше? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы тепло от тормозов не отводилось.

Задачи и упражнения

  1. В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 литров повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды в результате испарения.
  2. Докажите, что 1 кал/г · ºC = 1 ккал/кг · ºC.
  3. Чтобы стерилизовать стеклянную детскую бутылочку весом 50,0 г, мы должны поднять ее температуру с 22,0ºC до 95,0ºC. Какая теплопередача требуется?
  4. Одна и та же передача тепла одинаковым массам разных веществ вызывает разные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал теплоты переходит в 1,00 кг следующих веществ при исходной температуре 20,0ºC: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
  5. Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина потирает руки взад-вперед, совершая в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7,50 см за одно движение и со средней силой трения 40,0 Н, на сколько повысится температура? Масса согреваемых тканей составляет всего 0,100 кг, преимущественно в ладонях и пальцах.
  6. Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревается с 20,0ºC до 65,0ºC за счет добавления 4,35 кДж энергии. Рассчитайте его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
  7. Предположим, что одинаковые количества тепла передаются разным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры. Каково отношение массы меди к воде?
  8. (a) Количество килокалорий в пище определяется методами калориметрии, при которых пища сжигается и измеряется количество теплопередачи. Сколько килокалорий на грамм содержится в 5,00 г арахиса, если энергия его сжигания передается 0,500 кг воды, находящейся в алюминиевом стакане весом 0,100 кг, вызывая 54,9ºC повышение температуры? (б) Сравните свой ответ с информацией на этикетке на упаковке арахиса и прокомментируйте, совпадают ли значения.
  9. После интенсивной физической нагрузки температура тела человека массой 80,0 кг составляет 40,0ºC. С какой скоростью в ваттах человек должен передать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0 ºC за 30,0 мин, если предположить, что тело продолжает производить энергию в размере 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек.
  10. Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации большой коммерческий ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления. Этот теплообмен вызывает быстрое повышение температуры в случае отказа системы охлаждения (1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC/с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 5 кг и имеет среднюю удельную теплоемкость 0,3349 кДж/кг ⋅ ºC. (б) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000ºC, что может привести к плавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше рассчитанной здесь, потому что теплопередача сосредоточена в меньшей массе.

Опубликовано

в

от

admin

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *