Дипломная работа: Конструювання обчислювальної техніки
Для успішного розв’язку проблеми треба вивчити процеси теплообміну.
Теплообмін – це процес переносу теплової енергії із однієї частини середовища в іншу. Важливо, що теплообмін – необоротний процес. Він визначається різницею температур і проходить в напрямку зменшення температури. Як правило, цей процес іде з середини апарату в зовнішнє середовище.
Розрізняють три види теплообміну [1-3]:
· теплопровідність – молекулярний чи електронний процес переносу тепла в суцільному середовищі;
· конвекція – перенесення тепла, пов’язане з макропереміщенням об’ємів рідин та газів;
· випромінювання (радіація) – це явище переносу енергії у вигляді електромагнітних хвиль.
Незалежно від виду теплообміну, тобто незалежно від механізму теплового процесу, його описують за допомогою аналітичного виразу, який має однакову лінійну форму.
Позначимо:
Q – кількість тепла, Дж;
Ф – тепловий потік, Вт.
В такому випадку має місце диференціальна залежність:
, (1.1)
де τ – час.
Між різницею температур (перегрівом θ) і тепловим потоком має місце залежність
, (1.2)
де R12 – коефіцієнт пропорціональності, який залежить від природи та стану середовища, а також від механізму теплового процесу. В загальному випадку це складна функція, але досить часто R12 - константа. По аналогії з електричними колами R12 називають тепловим опором.
1.2 Передача теплової енергії теплопровідністю (кондукцією)
Мова йде про передачу тепла в твердих тілах, нерухомих рідинах і газах, коли температура їх окремих ділянок різна. На рис.1.1. зображені ізотермічні поверхні та лінії теплового потоку.
 |
Рис.1.1. Ізотермічні поверхні та лінії теплового потоку
Основним законом теплопровідності є закон Фур’є:
, (1.3)
де q – поверхнева густина теплового потоку, 
;
- температурний градієнт, 
; 
- теплопровідність, 
.
У диференціальній формі зв’язок між тепловим потоком і поверхневою густиною теплового потоку має вигляд
, (1.4)
де dА – елементарна площа ізотермічної поверхні, через яку проходить тепловий потік.
Якщо тепловий потік однорідний (q=const), то
. (1.5)
Виведемо формулу для визначення теплового опору, якщо тепловий потік однорідний. З (1.3) та (1.5) слідує, що