Основные определения. Температурное поле - совокупность значений температуры во всех точках тела в данный момент времени

Температурное поле - совокупность значений температуры во всех точках тела в данный момент времени. Математически оно описывается в виде

(35)

где x, y, z - пространственные координаты;

t - время теплового процесса.

Различают два характерных случая температурного состояния тела:

1. В каждой точке тела температура остается неизменной во времени, т.е.

(36)

При этом температура в различных точках тела может быть и одинаковой, и различной. Температурное состояние тела, неизменное во времени, называется стационарным (установившимся). При таком состоянии тела приход теплоты равен его расходу.

При стационарном тепловом режиме работает кладка доменной печи, проходных термических и нагревательных печей, рекуператоры. Время разогрева печи до рабочей температуры в этих устройствах пренебрежимо мало по сравнению со временем работы печи при заданной температуре.

2. При нагревании или охлаждении тела температура в каждой точке его непрерывно меняется во времени. Такое температурное состояние тела, при котором температура является функцией и координат, и времени, называется нестационарным (неустановившимся). В таком режиме работает кладка печей периодического действия (печи с выдвижным подом, нагревательные колодцы, мартеновские печи), а также насадка регенераторов.

Если температура тела изменяется только по одной пространственной координате, температурное поле называется одномерным.

Температурный градиент - предел отношения приращения температуры между двумя изотермами к расстоянию между ними, измеряемому по нормали.

(37)

Тепловой поток - количество теплоты, передаваемое в единицу времени (Q, Вт) через всю поверхность.

Вектор grad t считается положительным, если он направлен в сторону возрастания температуры, а вектор теплового потока Q положителен, если он направлен в сторону понижения температуры.

Если тепловой поток отнести к единице поверхности, то получим плотность теплового потока, Вт/м².

(38)

Таким образом, плотность теплового потока - это количество теплоты, переданное через единицу поверхности в единицу времени.