Legea Newton-Richmann

Legea Newton - Richmann este o regularitate empirică care exprimă fluxul de căldură între diferite corpuri prin diferența de temperatură .

Transferul de căldură este procesul de schimb de căldură între un lichid de răcire și un corp solid.

Transferul de căldură este procesul de transfer de căldură de la un mediu la altul printr-un perete care le separă. Legea prevede că

Densitatea fluxului de căldură (exprimată în W / m² ) la limita corpurilor este proporțională cu diferența lor de temperatură (așa-numita diferență de temperatură ):

q=\alpha \Delta T.

Coeficientul de transfer termic

Coeficient de proporționalitate - coeficient de transfer termic - densitatea fluxului de căldură la o diferență de temperatură de 1 K, măsurată în W / ( m ² K ). În realitate, nu este întotdeauna constantă și poate depinde chiar de diferența de temperatură, făcând legea aproximativă. Dacă luăm în considerare fluxul de căldură ca un vector , atunci acesta este direcționat perpendicular pe aria suprafeței prin care curge. $\alfa$

$\alfa$ - cantitatea de căldură degajată de la 1 m² de suprafață pe unitatea de timp cu o diferență de temperatură unitară. Depinde:

asupra tipului de lichid de răcire și a temperaturii acestuia;
temperatura capului de presiune, tipul de convecție și regimul de curgere;
asupra stării suprafeței și direcției curgerii;
din geometria corpului.

Prin urmare, este o funcție a procesului de transfer de căldură; valoarea este calculată, nu tabelar; determinat experimental. $\alfa$

Notatie echivalenta:

{\frac {d}{dt}}{\frac {\partial }{\partial S}}Q=\alpha \Delta T.

Din formularea diferențială de mai sus, putem deriva integrala:

Cantitatea de căldură degajată prin zona de la interfața corpurilor cu o zonă în timp este proporțională cu diferența de temperatură a acestor corpuri (presupunând că rămâne constantă în acest timp): $S$ $t$

Q=\alpha tS\Delta T.

Legea lui Newton este unul dintre tipurile de condiții la limită (sinonim cu „ condițiile de al treilea fel ”), care sunt puse în problemele de conducere a căldurii. În acest caz, se scrie după cum urmează ( se ia în considerare și legea Fourier ):

{\frac {\partial T}{\partial n}}=k(T_{{\mathrm {out}}}-T_{{\mathrm {in}}}).

Rețineți că această lege descrie situația doar la limita corpului, în timp ce în interior temperatura este determinată de difuzivitatea termică a corpului . Fluxul de căldură în interiorul corpului este determinat de legea lui Fourier , care face posibilă găsirea distribuției prin rezolvarea ecuației căldurii .

Dacă conductivitatea termică internă este mult mai mare decât coeficientul de transfer de căldură (cu alte cuvinte: un număr Biot mic ), atunci se stabilește o temperatură aproape uniformă în interior (dacă este și aceeași pe toată suprafața) și apoi ecuația de răcire a corpului poate fi scris ca:

{\frac {\partial T}{\partial t}}=k(T_{{\mathrm {out}}}-T).

Aici este coeficientul , unde este capacitatea termică a corpului. $k={\frac {\alpha S}{C}}$ $C$

Din această ecuație, este ușor de obținut că temperatura corpului într-o astfel de situație se va apropia exponențial de temperatura ambiantă : $T_{{\mathrm {out}}}$

T(t)=T_{{\mathrm {out}}}+e^{{-kt}}(T_{0}-T_{{\mathrm {out}}}).

Legea Newton-Richmann

Coeficientul de transfer termic

Vezi și