Operații și Aparate

Transferul de caldura Este stiinta schimbului ireversibil de caldura între doua corpuri, doua parti ale aceluiasi corp sau între doua fluide antre care exista o diferenta de temperatura.

Caldura este schimbul de energie dintre doua corpuri într-o transformare în care nu se efectueaza lucru mecanic. Temperatura este parametru ce caracterizeaza din punct de vedere calitativ schimbul de caldura si este expresia energiei interioare a mediului respectiv. Transferul de caldura are loc cu respectarea celor doua principii termodinamicii:

- principiu I al conservarii energiei - principiu II care arata sensul în care are loc schimbul de caldura adica de la corpul mai cald la cel mai rece Utilitate 1) întocmirea bilanturilor puternice pentru un utilaj, sectie, fabrica Qintrat=Oiesit+Qpirdut - scopul bilantului este acela de a micsora pierderile 2) proiectarii instalatiilor: suprafata unui utilaj se calculeaza dupa fluxul termic care strabate utilajul respectiv 3) alegerea materialului pentru diverse materiale Schimbul de caldura poate avea loc prin 3 moduri: - conductie - convectie - radiatie Conductia si convectia au loc prin contact direct în schimb radiatia are locîn mediu aflate la distanta.Conductia si radiatia au loc pe baza diferentei de temperatura iar convectia presupune si trasfer de masa( deplasare de fluide) Marimi de baza 1) Câmp de temperatura: totalitatea valorilor de temperatura la un moment dat. Pentru nu punct M(x, y, z) câmpul de temperatura este dat de t=f(x, y, z, ). Poate fi constant sau stationar atunci când nu depinde de timp si poate fi tranzitoriu, nestationar sau variabil cânt depinde de timp. Câmp constant: t= f1(x, y,z) Câmp tranzitoriu: t=f(x, y, z, ) Câmp tranzitoriu bidirectional: t=f2(x, y, ) unidirectional t=f3(x, ) 2) Suprafata izoterma: totalitatea punctelor care au la un moment dat aceeasi temperatura. Punctele nu se intersecteaza deoarece ar exista puncte care au simultan aceeasi temperatura. 3) Gradientul de temperatura( cresterea de temperatura): daca se intersecteaza suprafetele izoterme cu un plan se obtine o familie de curbe izoterme.

4) Fluxul termic(Q) cantitatea de caldura care traverseaza o suprafata S de schimb de caldura în unitatea de timp 5) Densitatea fluxului termic ( fluxul termic unitar) cantitatea de caldura transferata pe unitatea de suprafata de schimbul de caldura Analogia electrica a schimbului de caldura Doua sisteme sunt analoage atunci când sunt descrise ecuatii similare, adica ecuatiile ce descriu functiile unui sitem pot deveni ecuatia celuilat sistem prin simpla schimbare a variabilelor. Se poate face analogia între legea lui Ohm ce caracterizeaza procesul ce se desfasoara în curent continuu si fluxul termic ce caracterizeaza schimbul de caldura : ; Dt- variatia de timp, Rt- rezistenta termica a instalatiei Analogia electrica a schimbului de caldura permite vizualizarea proceselor care au loc în transferul de caldura prin realizarea unor circuite electrice echivalente. Fiecarui circuit termic se poate asocia un circuit electric echivalent. Schimbul de caldura prin conductie Conductia este schimbul de caldura care are loc între doua corpuri, doua parti ale aceluiasi corp, doua fluide între care exista contact fizic direct, transferul de caldura are loc de la particula la particula. Aici este prezenta legea lui Fourier: [W] A- suprafata de schimb de caldura [m2], l- coeficient termic [W/m0C] - gradientul de temperatura pe directia lui x [0C/m] semnul minus – schimbul de caldura are loc de la corpul mai cald la cel mai rece Conductivitatea de caldura : cantitatea de caldura schimbata printr-un m2 de suprafata