Тепловой поток в чем измеряется

§ 1. 2. Градиент температуры

Градиент температуры(обозначаетсяgradTили) – вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности, в сторону увеличения температуры и численно равный изменению температуры на единице длины:

или ,

где n– нормаль;— единичный вектор;– оператор Гамильтона («набла») — символический вектор, заменяющий символ градиента.

В декартовой системе координат:

,

где – единичные векторы или орты в декартовой системе координат.

§ 1.3. Количество теплоты. Тепловой поток. Удельные тепловые потоки

Количество теплоты– количество тепловой энергии, полученное или отданное телом (твердым, жидким или газообразным) или проходящее через это тело за некоторое времяτв результате теплообмена.

Обозначают количество теплоты и измеряют в джоулях [Дж] или калориях [кал]:

1 кал = 4,187 Дж, 1 Дж = 0,24 кал.

При этом для анализа процессов часто используют кратные джоулю и калории единицы измерения:

1 кДж = 10 3 Дж;1 МДж = 10 6 Дж; 1 ГДж = 10 9 Дж; 1 ТДж = = 10 12 Дж.

Тепловой поток (обозначают)– количество теплоты, проходящее через заданную и нормальную к направлению распространения теплоты поверхностьв единицу времени:

.

При стационарном режиме теплообмена тепловой поток не изменяется во времени и рассчитывается по формуле:

, Вт.

В старой системе единиц тепловой поток измеряется в :Вт.

В расчетах используют три вида удельных тепловых потоков:

а) поверхностную плотность теплового потока (обозначают:q, Вт/м 2 ) – тепловой поток, отнесенный к площади поверхности тела;

б) линейную плотность теплового потока (обозначают:, Вт/м) – тепловой поток, отнесенный к длине протяженного тела;

в) объемную плотность теплового потока (обозначают:q_v,Вт/м 3 ) – тепловой поток, отнесенный к объему тела.

Поверхностная плотность теплового потока– количество теплоты, проходящее через заданную и нормальную к напрвлению распространению теплотыединичнуюплощадку в единицу времени.

, Вт/м 2 ,

где — единичный вектор; τ – время, с;F– площадь, м 2 .

В стационарном режиме теплообмена и при одинаковых условиях теплообмена на всей поверхности тела:

.

Линейная плотность теплового потока –тепловой поток, проходящий через боковую поверхностьединичнойдлины некоего протяженного тела, произвольного, но постоянного по длине поперечного сечения. В стационарном режиме теплообмена и при одинаковых условиях теплообмена на всей поверхности тела:

,откуда следует, что

где τ – время, с; – длина протяженного объекта, м.

Поверхностная плотность теплового потока и линейная плотность теплового потока связаны между собой следующим соотношением:

или ,

где П – периметр протяженного тела произвольного, но постоянного поперечного сечения.

Например, для трубы диаметром dпериметр равен длине окружности () и формула связиqипримет вид

.

Объемная плотность теплового потока– количество теплоты, которое выделяется или поглощается внутриединичного объемателавединицу времени. В стационарном режиме теплообмена и при условии равномерного распределения внутренних источников (стоков) теплоты в объеме тела:

откуда следует и.

Объемную плотность теплового потока q_vиспользуют в следующих расчетах тепловыделений или теплопоглощений:

— в ядерном реакторе,

— при прохождении электрического тока по проводнику с большим сопротивлением;

— внутреннего трения при течении жидкости;

— при химических реакциях.

Величина q_vможет быть как положительной, (теплота выделяется), так и отрицательной (теплота поглощается).

Тепловой поток

Количество теплоты, переданное через изотермическую поверхность в единицу времени. Размерность Т. п. совпадает с размерностью мощности (См. Мощность). Т. п. измеряется в Ваттах или ккал/ч (1 вт = 0,86 ккал/ч). Т. п., отнесённый к единице изотермической поверхности, называется плотностью Т. п., удельным Т. п. или тепловой нагрузкой; обозначается обычно q, измеряется в вт/м 2 или ккал/(м 2 ․ч). Плотность Т. п. — вектор, любая компонента которого численно равна количеству теплоты, передаваемой в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению взятой компоненты.

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

— вектор, направленный в сторону, противоположную градиенту темп-ры и равный по абс. величине кол-ву теплоты, проходящему через изотермич. поверхность в единицу времени. Измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч=1,163 Вт). Т. п., отнесённый к единице изотермич. поверхности, наз. плотностью Т. п. или уд. Т. п., в технике — т е п л о в о й н а г р у з к о й. Единицами измерения уд. Т. п. служат Вт/м 2 и ккал/(м 2 · ч).

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Полезное

Смотреть что такое «ТЕПЛОВОЙ ПОТОК» в других словарях:

Тепловой поток — Тепловой поток – количество теплоты, проходящее через образец в единицу времени. [ГОСТ 7076 99] Тепловой поток – поток тепловой энергии, переносимый в процессе теп­лообмена. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК — количество теплоты, проходящее в единицу времени через произвольную изотермическую поверхность … Большой Энциклопедический словарь

Тепловой поток — (a. heat flow, heat flux, rate of heat flow; н. Warmefluβ, Warmestromung; ф. courant calorifique, flux de chaleur; и. corriente termico, torrente calorico, flujo termico) кол во теплоты, переданное через изотермич. поверхность в единицу… … Геологическая энциклопедия

Тепловой поток — количество теплоты, переносимое через какую либо поверхность в процессе теплообмена. Характеризуется плотностью Т. п., которая представляет собой отношение количества теплоты, перенесённой через поверхность, к интервалу времени, за который этот… … Энциклопедия техники

тепловой поток — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thermal currentthermal flowheat fluxthermal flux … Справочник технического переводчика

Тепловой поток Q — Вт количество теплоты, проходящее через ограждающую конструкцию в единицу времени. Источник: ГОСТ 26602.1 99: Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

тепловой поток — 3.22 тепловой поток (heat flax): Интенсивность теплового воздействия, определяемая количеством энергии, передаваемой на единицу площади за единицу времени, выраженная в киловаттах на квадратный метр (кВт/м2). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

тепловой поток — [heat flux] количество теплоты, переданной через изотермическую поверхность в единицу времени в процессе теплообмена, теплопередачи, отдачи или отвода. Тепловой поток, отнесенный к единице изотермической поверхности, называется плотностью… … Энциклопедический словарь по металлургии

тепловой поток Q, — 3.5 тепловой поток Q, Вт: Количество теплоты, проходящее через конструкцию или среду в единицу времени. Источник: ГОСТ Р 54853 2011: Здания и сооружения. Метод определ … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

тепловой поток — šilumos srautas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šilumos kiekis, pereinantis per tam tikrą paviršių per vienetinį laiko tarpą. atitikmenys: angl. heat flow; heat flow rate; heat flux; thermal flow; thermal flux vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Подробнее о плотности теплового потока

Тепловой поток — физическое свойство материи, которое определяет как быстро тепло передается через эту материю. Плотность теплового потока показывает быстроту передачи энергии на определенной площади и за определенное время. Чем быстрее эта энергия передается — тем выше плотность теплового потока, и наоборот. Этот конвертер работает с плотностью теплового потока, но в статье мы рассмотрим сам тепловой поток.

Применение

Зная тепловой поток, можно определить насколько хорошо работают устройства, которые поглощают или отдают тепло, проверить как происходит теплообмен между зданиями и окружающей средой, а также обеспечить пожарную безопасность. Измерение теплового потока также необходимо для решения многих других задач. Тепловой поток обычно измеряют датчиками теплового потока.

В климатологии и в сельском хозяйстве

В климатологии и в сельском хозяйстве тепловой поток измеряют, чтобы определить насколько солнечное излучение нагревает Землю, и как на это нагревание влияют различные поверхности и материалы, покрывающие почву. Такая информация полезна во время посадки растений, так как помогает определить, как создать оптимальные для них условия. Например, можно проверить тепловой поток с разными видами мульчи, чтобы выбрать мульчу с самой оптимальной теплоотдачей для того или иного растения. Тепловой поток измеряют также и для сельскохозяйственных строений, например теплиц, чтобы понять, какой тип строения больше подходит в каждой ситуации, и как архитектурные особенности здания влияют на теплообмен. Кроме зданий, на теплообмен влияют и кроны растений, поэтому в некоторых случаях тепловой поток измеряют и для крон. Крону можно легко обрезать, или наоборот увеличить, посадив более плотно растения, поэтому полезно знать, как форма кроны влияет на теплообмен.

В городах тоже часто измеряют тепловой поток, для того, чтобы знать, что сделать, чтобы его изменить. В городах на тепловой поток чаще всего влияет жизнедеятельность людей, например работа заводов и движение транспорта. Зная насколько эти факторы влияют на тепловой поток, можно, контролируя их, регулировать тепловой поток.

Содержание в почве влаги, а также движение животных, которые в ней живут, может изменить тепловой поток, поэтому точно его измерить получается не всегда. Например, температура дождя почти всегда отличается от температуры почвы, поэтому после дождя температура почвы изменяется. Эти факторы необходимо учитывать при измерении теплового потока почвы.

Определение тепловой эффективности

Измерение теплового потока помогает определить эффективность солнечных батарей, изоляции помещений, и в других подобных ситуациях, когда необходимо либо передать тепло, либо, наоборот, предотвратить его потерю. Измерения теплового потока, помогают заметить возможные проблемы, например, разрывы в термоизоляции. Измерения теплового потока помогают также определить, как происходит нормальный теплообмен для нагревателей и кондиционеров. Так, например, в области солнечной энергетики с помощью датчиков измеряют тепловой поток в нормальных условиях, а также регулярно следят за этими показателями, чтобы сразу заметить, если солнечным батареям нужно техническое обслуживание. Измерения теплового потока изоляции помогают экспериментировать с разными материалами и методами строительства, чтобы создать оптимальные условия в помещении. Иногда проверяют, как влияют на тепловой поток не только материалы, но и растения, так как растения часто уменьшают теплопередачу и помогают сэкономить электроэнергию, необходимую для обогрева или охлаждения.

Пожарная безопасность

Если известен тепловой поток в нормальных условиях, то регулярная его проверка помогает заметить отклонения от норм пожарной безопасности. Во многих датчиках теплового потока, предназначенных для этих целей, установлена система оповещения, чтобы сразу было понятно, если существует угроза безопасности.

Обнаружение загрязнения в котлах и трубах

Зная плотность теплового потока в котлах или трубах в нормальных условиях, можно регулярно сравнить ее с рутинными измерениями теплового потока, чтобы обнаружить загрязнение и накипь на поверхностях. Такое загрязнение образуется, когда органические и неорганические вещества покрывают поверхность и ухудшают теплопередачу. В результате на обогрев требуется больше энергии, чем в обычных условиях. В такой ситуации уменьшение теплового потока по сравнению с нормой обычно означает, что поверхности необходимо проверить и очистить.

Защитная одежда

Для проверки безопасности защитной одежды, например спальных мешков, палаток, и гидрокостюмов, также используют датчики теплового потока. Обычно такая одежда изолирует тело от окружающей среды и уменьшает тепловой поток, поэтому, измеряя тепловой поток, легко определить, в норме ли теплообмен между телом человека и окружающей средой. Само определение теплового потока усложняется тем, что при движении датчик может легко отойти от кожи. Во время измерения необходимо за этим следить. Такие датчики, конечно же, плоские, а не игольчатые, чтобы не повредить кожу.

Виды датчиков

Некоторые датчики универсальны и рассчитаны на использование в ряде ситуаций. Другие — автоматически настраиваются благодаря автокалибровке, и могут калиброваться в процессе работы. Если часть датчика подвержена солнечному излучению, то ее стараются окрашивать в цвет устройства или материала, тепловой поток которого измеряют — иначе датчик будет недостаточно или слишком сильно нагреваться на солнце по сравнению с этим материалом.

Форма датчиков зависит от их применения. Например, тепловой поток стен легче измерить плоским датчиком, особенно если здание уже построено и установка датчика внутрь стены требует слишком больших затрат. Как уже описано выше, тепловой поток кожи в медицине и при разработке средств защиты от слишком высоких и низких температур тоже измеряют плоскими датчиками.

С другой стороны, для измерения теплового потока почвы часто удобнее использовать игольчатые датчики, которые можно вставить в землю. Люди и животные или даже дождь могут легко сдвинуть плоские датчики. Со временем такие датчики могут легко попасть под слой листьев, травы, или почвы. Игольчатый датчик, наоборот, очень трудно сместить, хотя в некоторых случаях, наоборот, удобнее использовать плоский датчик. То есть, выбор формы и вида датчика обычно зависит от среды, в которой он будет использоваться.