Cesko.wiki Přestup tepla
Author
Albert FloresPřestup tepla je fyzikální jev, při kterém dochází na rozhraní dvou látek s různou teplotou k přenesení tepla z jedné látky do druhé. Jedná se o zvláštní případ vedení tepla.
Součinitel přestupu tepla
Za ustáleného stavu je možné pozorovat rozdělení teplot podobně jako na obrázku, kde \delta je šířka stěny, t_1 je teplota látky před stěnou a t_2 je teplota látky za stěnou, přičemž t_1 > t_2. +more Na rozhraní kapaliny a pevné látky se vytváří tzv. mezní vrstva, ve které dochází k prudké změně teploty, tzv. tepelný skok.
Množství tepla, které přejde za čas \tau plochou S z látky o teplotě t_1 do stěny o teplotě t_1^\prime je možné vyjádřit tzv. Newtonovým vztahem :Q = \alpha S\tau (t_1-t_1^\prime), kde konstanta úměrnosti \alpha se nazývá koeficient (součinitel) přestupu tepla, fyzikální rozměr [W·m−2. +moreK−1].
Pro hustotu tepelného toku platí :q = \frac{Q}{S\tau} = \alpha(t_1-t_1^\prime) Hustota tepelného toku q [W·m−2] je tedy úměrná teplotnímu rozdílu, tak jako v případě vedení tepla.
Koeficient přestupu tepla \alpha má při posuzovaní přestupu tepla rozhraním velkou úlohu.
Tento koeficient je závislý na celé řadě veličin, které jsou charakteristické pro danou látku a daný stav proudění. Nejde tedy o materiálovou konstantu jako např. +more: tepelná vodivost.
Např. se ukazuje, že na součinitel přestupu tepla \alpha má při ustáleném turbulentním proudění kapaliny dlouhou hladkou trubkou vliv průměr trubky d, rychlost proudění kapaliny v, tepelná vodivost kapaliny \lambda, měrná tepelná kapacita c, viskozita \eta a hustota kapaliny \rho, tzn. +more \alpha = f(\lambda,d,v,c,\eta,\rho).
Hodnota součinitele je obvykle určována experimentálně.
Prostup tepla
Prostup tepla stěnou Pokud prochází tepelný tok určitou překážkou, hovoří se o prostupu tepla. +more Prostup tepla lze považovat za posloupnost přestupů. Při ustáleném proudění rovinnou stěnou 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 vodivost a \delta je šířka překážky.
Tyto rovnice je možné upravit 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}
Sčítáním rovnic dostaneme:
:t_1-t_2 = q\left(\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\delta}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}\right) = \frac{q}{k}, kde k představuje koeficient (součinitel) prostupu tepla, pro nějž platí \frac{1}{k} = \frac{1}{\alpha_1}+\frac{\delta}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2} .
