Электротепловая аналогия. Тепловая схема (пример).

В дальнейшем придется проводить аналогию между процессами переноса тепла и электричества, поэтому целесообразно рассмотреть общее выражение, связывающее электрический ток и разность потенциалов.


Формулы устанавливающие зависимость между тепловыми потоками и перегревом, аналогичны формуле закона Ома в интегральной форме для электрических цепей:

Это позволило использовать методы и приемы теории электрических цепей для интерпретации процессов теплообмена.

Из сравнения соотношений для тепловых потоков и электрического тока, протекающего через участок электрической цепи, легко установить следующие аналогии:

электрическое сопротивление R э — тепловое сопротивление R;

электрическая проводимость σэ — тепловая проводимость σ;

электрическое напряжение U— температурный перегрев Δt;

электрический потенциал φ — температура t;

электрический ток J— тепловой поток Р.

На основании электротепловой аналогии процесс теплообмена может быть представлен тепловой схемой, элементами которой являются источники и приемники тепловой энергии и тепловые сопротивления (проводимости). Каждому узлу тепловой схемы ставится в соответствие определенная температура t. Переменные величины в тепловой схеме (тепловые потоки и перегревы) подчиняются законам Ома и Кирхгофа для тепловых схем. На основании этих законов тепловые схемы могут быть преобразованы и упрощены.

Пример 1. Через цилиндрический стержень диаметром d,составленный из двух разнородных материалов с коэффициентами теплопроводности λ1, и λ2 (рис. 6, а),протекает тепловой поток Р. Составить тепловую схему процесса теплопередачи и при известной температуре t2 правого конца найти температуру t K в контакте материалов и температуру t1.Тепловая схема представлена на рис. 6, б.

Рис. 6 Передача тепла в цилиндрическом стержне:

а- конструкция стержня; б- тепловая схема

Поскольку

P = σ2(tK - t2) = σ1(t1 - tK), то

tK = t2 + P/ σ2; t1 = tK + P/ σ1.

Для кондуктивной теплопередачи

Пример 2.Составить тепловую схему, отражающую процесс теплопередачи от транзистора, установленного на радиаторе с площадью теплоотводящей поверхности S (рис. 7, а),к среде, если на кристалле транзистора выделяется мощность Р.

Рис.7 Теплообмен транзистора на радиаторе:

а- схематическое изображение конструкции; б- тепловая схема;

1- радиатор; 2- транзистор; 3- прокладка

 

Тепловая схема приведена на рис. 7, б. Тепловой поток от кристалла транзистора через внутреннюю проводимость σвн передается на корпус транзистора, через проводимость σкр контакта «корпус транзистора — радиатор» на радиатор и с радиатора конвективным и лучевым способами — среде. Одновременно часть теплового потока конвекцией и излучением стекает в окружающее пространство непосредственно с корпуса транзистора.






Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 1103; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.005 сек.