Prestup tepla

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Prestup tepla je fyzikálny jav, pri ktorom dochádza na rozhraní dvoch látok s rôznou teplotou k preneseniu tepla z jednej látky do druhej. Ide o zvláštny prípad vedenia tepla.

Súčiniteľ prestupu tepla[upraviť | upraviť zdroj]

Za ustáleného stavu je možné pozorovať rozdelenie teplôt podobné ako na obrázku, kde \delta je šírka steny, t_1 je teplota látky pred stenou a t_2 je teplota látky za stenou, pričom t_1 > t_2. Na rozhraní kvapaliny a pevnej látky sa vytvára tzv. medzná vrstva, v ktorej docháza k prudkej zmene teploty, tzv. tepelný skok.

Množstvo tepla, ktoré prejde za čas \tau plochou S z látky o teplote t_1 do steny o teplote t_1^\prime je možné vyjadriť tzv. Newtonovým vzťahom

Q = \alpha S\tau (t_1-t_1^\prime),

kde konštanta úmernosti \alpha sa nazýva koeficient (súčiniteľ) prestupu tepla, fyzikálny rozmer [W.m−2.K−1].

Pre hustotu tepelného toku platí

q = \frac{Q}{S\tau} = \alpha(t_1-t_1^\prime)

Hustota tepelného toku q [W.m−2] je teda úmerná teplotnému rozdielu, tak ako v prípade vedenia tepla.

Koeficient (súčiniteľ) prestupu tepla \alpha hrá pri posudzovaní prestupu tepla rozhraním veľkú úlohu.

Tento koeficient je závislý na celom rade veličin, ktoré sú charakteristické pre danú látku a daný stav prúdenia. Nejde teda o materiálovú konštantu (ako napr. tepelná vodivosť)

Napr. sa ukazuje, že na súčiniteľ prestupu tepla \alpha má pri ustálenom turbulentnom prúdení kvapaliny dlhou hladkou rúrou vplyv priemer rúry d, rýchlosť prúdenia kvapaliny v, tepelná vodivosť kvapaliny \lambda, merná tepelná kapacita c, viskozita \eta a hustota kvapaliny \rho, tzn. \alpha = f(\lambda,d,v,c,\eta,\rho).

Hodnota súčiniteľa je obvykle určovaná experimentálne.

Prenikanie tepla[upraviť | upraviť zdroj]

Prechod tepla stenou

Ak prechádza tepelný tok určitou prekážkou, hovorí sa o prenikaní tepla. Prenikanie (prechod) tepla je možné považovať za postupnosť prestupov.

Pri ustálenom prúdení rovinnou stenou platí

q = \alpha_1(t_1-t_1^\prime) = \frac{\lambda}{\delta}(t_1^\prime-t_2^\prime) = \alpha_2(t_2^\prime-t_2),

kde \lambda je tepelná vodivosť.

Tieto rovnice je možné upraviť do tvaru

t_1-t_1^\prime = \frac{q}{\alpha_1}
t_1^\prime - t_2^\prime = \frac{q\delta}{\lambda}
t_2^\prime - t_2 = \frac{q}{\alpha_2}

Sčítaním rovníc dostaneme

t_1-t_2 = q\left(\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\delta}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}\right) = \frac{q}{k},

kde k = \frac{1}{\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\delta}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}} predstavuje koeficient (súčiniteľ) prenikania (prechodu) tepla.

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Přestup tepla na českej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).