Modurile elementare de transfer de caldura

Modurile elementare de transfer de caldura

Procesul de transfer de caldura este un proces complex format din moduri diferite de transfer de caldura. Clasificarea acestuia in moduri simplificate are drept scop facilitarea calculelor necesare pentru urmarirea intregului proces, in toata complexitatea lui.

Transferul de caldura se poate realiza in urmatoarele moduri:

Conductia termica (transfer de caldura conductiv) reprezinta transferul direct al caldurii in interiorul aceluiasi corp material lipsit de miscari aparente, in masa caruia exista diferente de temperatura sau in corpuri diferite, atunci cand intre acestea exista un contact intim si diferente de temperatura. Are loc prin transportul electronic, fotonic (oscilatiile particulelor componente) si prin radiatie (emisie si absorbtie) intre particulele elementare invecinate (cu exceptia gazelor). Este caracteristic corpurilor solide, la fluide (lichide si gaze) se manifesta numai in stratul limita laminar. Depinde de natura corpului si de spectrul de izoterme.

Legea conductiei termice este legea lui Fourier dupa care, sensul fluxului de caldura este de la punctele cu temperaturi mai ridicate la punctele cu temperaturi mai scazute (sensul negativ al gradientului de temperatura):

[w] (5)

Convectia termica (transferul de caldura convectiv) reprezinta schimbul de caldura dintr-un punct in altul prin amestecarea unei cantitati de fluid, din masa lui, cu alta cu temperatura diferita, din alta parte. Deci, convectia presupune obligatoriu o miscare a corpului prin care trece caldura si deci, este specifica fluidelor.

Un caz special il reprezinta transferul de caldura intre un fluid si peretii solizi limitatori, proces care are loc atat prin convectie cat si prin contactul direct dintre fluid si perete. Astfel, particulele de fluid de langa perete primesc sau cedeaza caldura de la acesta prin conductie, se amesteca apoi cu particulele de fluid cu alta temperatura, transportand caldura prin conductie si convectie.

Legea de baza a convectiei termice este legea Newton :

[W] (6)

Radiatia termica reprezinta schimbul de caldura prin unde electromagnetice. Mecanismul de transformare a energiei termice in energie radianta, pe baza interpretarii lui Planck, se prezinta astfel: in urma unui soc dintre molecule, atomi, electroni liberi in interiorul unui corp, electronii sunt scosi din starea de echilibru si trec de la un nivel energetic la altul. La revenirea la pozitia initiala, care reprezinta o stare de stabilitate mai mare, energia termica primita in urma socului este eliberata sub forma undelor electromagnetice care sunt emise in spatiu.