Kaikilla aineellisilla kappaleilla on sellainen ominaisuus kuin lämpö, joka voi lisääntyä ja laskea. Lämpö ei ole aineellinen aine: osana aineen sisäistä energiaa se syntyy molekyylien liikkeen ja vuorovaikutuksen seurauksena. Koska eri aineiden lämpö voi vaihdella, on olemassa prosessi, jossa lämpö siirtyy kuumemmasta aineesta vähemmän lämpöön. Tätä prosessia kutsutaan lämmönsiirroksi. Käsittelemme tässä artikkelissa heidän toimintansa pääasiallisia ja mekanismeja.
Lämmönsiirron määritelmä
Lämmönsiirto tai lämpötilan siirtymisprosessi voi tapahtua sekä aineessa että aineesta toiseen. Samalla lämmönsiirron intensiteetti riippuu suurelta osin aineen fysikaalisista ominaisuuksista, aineiden lämpötilasta (jos lämmönsiirtoon osallistuu useita aineita) ja fysiikan laeista. Lämmönsiirto on prosessi, joka etenee aina yksipuolisesti. Lämmönsiirron pääperiaate on, että kuumin kappale luovuttaa aina lämpöä esineelle, jonka lämpötila on alhaisempi. Esimerkiksi vaatteita silitettäessä kuuma silitysrauta luovuttaa lämpöä housuille, ei päinvastoin. Lämmönsiirto on ajasta riippuva ilmiö, joka luonnehtii lämmön peruuttamatonta jakautumista avaruudessa.
Lämmönsiirtomekanismit
Aineiden termisen vuorovaikutuksen mekanismit voivat olla erilaisia. Luonnossa on kolmenlaisia lämmönsiirtoja:
- Lämmönjohtavuus on mekanismi, joka siirtää molekyylien välistä lämpöä kehon yhdestä osasta toiseen tai toiseen esineeseen. Ominaisuus perustuu tarkasteltavien aineiden lämpötilan epähomogeenisuuteen.
- Konvektio - lämmönvaihto nesteen välineiden välillä (neste, ilma).
- Säteilyaltistus on lämmön siirtymistä energiansa vuoksi kuumennetuista ja kuumennetuista kappaleista (lähteistä) sähkömagneettisten aaltojen muodossa, joilla on vakiospektri.
Tarkastellaanpa lueteltuja lämmönsiirtotyyppejä yksityiskohtaisemmin.
Lämmönjohtokyky
Useimmiten lämmönjohtavuus havaitaan kiinteissä aineissa. Jos samassa aineessa esiintyy minkä tahansa tekijöiden vaikutuksesta alueita, joilla on eri lämpötila, lämpöenergia kuumemmasta alueesta siirtyy kylmään. Joissakin tapauksissa tämä ilmiö voidaan havaita jopa visuaalisesti. Jos esimerkiksi otamme metallitangon, esimerkiksi neulan, ja kuumennamme sitä tulessa, jonkin ajan kuluttua näemme, kuinka lämpöenergia siirtyy neulan läpi muodostaen hehkun tietylle alueelle. Samanaikaisesti paikassa, jossa lämpötila on korkeampi, hehku on kirkkaampaa ja päinvastoin, missä t on pienempi, se on tummempaa. Lämmönjohtavuus voidaan havaita myös kahden ruumiin välillä (kuuma teekuppi ja käsi)
Lämmönsiirron intensiteetti riippuu monista tekijöistä, joiden suhteen ranskalainen matemaatikko Fourier paljasti. Näitä tekijöitä ovat ensisijaisesti lämpötilagradientti (sauvan päiden lämpötilaeron suhde etäisyyteen toisesta päästään), rungon poikkileikkauspinta-ala ja lämmönjohtavuuskerroin ( kaikilla aineilla se on erilainen, mutta korkein havaitaan metalleissa). Merkittävin lämmönjohtavuuskerroin havaitaan kuparissa ja alumiinissa. Ei ole yllättävää, että näitä kahta metallia käytetään useammin sähköjohtojen valmistuksessa. Fourierin lain mukaan lämpövirtaa voidaan lisätä tai vähentää muuttamalla jotakin näistä parametreista.
Lämmönsiirron konvektiotyypit
Pääasiassa kaasuille ja nesteille ominaisella konvektiolla on kaksi komponenttia: molekyylien välinen lämmönjohtavuus ja väliaineen liike (eteneminen). Konvektion vaikutusmekanismi tapahtuu seuraavasti: nestemäisen aineen lämpötilan noustessa sen molekyylit alkavat liikkua aktiivisemmin, ja tilarajoitusten puuttuessa aineen tilavuus kasvaa. Tämän prosessin seurauksena aineen tiheys ja sen ylöspäin suuntautuva liike vähenee. Silmiinpistävä esimerkki konvektiosta on jäähdyttimen lämmittämän ilman liikkuminen akusta kattoon.
Lämmönsiirrossa on vapaita ja pakotettuja konvektiivisia tyyppejä. Lämmönsiirto ja massan liikkuminen vapaassa tyypissä tapahtuu aineen heterogeenisyyden vuoksi, eli kuuma neste nousee kylmän yläpuolelle luonnollisella tavalla ilman ulkoisten voimien vaikutusta (esimerkiksi huoneen lämmitys keskuslämmityksellä) . Pakotetulla konvektiolla massan liike tapahtuu ulkoisten voimien vaikutuksesta, esimerkiksi sekoittamalla teetä lusikalla.
Säteilevä lämmönsiirto
Säteilevä tai säteilylämmönsiirto voi tapahtua ilman kosketusta toiseen esineeseen tai aineeseen, joten säteilyssäkin lämmönsiirto on enemmän tai vähemmän luontaista kaikille kehoille ja ilmenee jatkuvan spektrin sähkömagneettisten aaltojen muodossa. Hyvä esimerkki tästä on aurinko. Vaikutusmekanismi on seuraava: keho säteilee jatkuvasti tietyn määrän lämpöä sitä ympäröivään tilaan. Kun tämä energia osuu toiseen esineeseen tai aineeseen, osa siitä imeytyy, toinen osa kulkee läpi ja kolmas osa heijastuu ympäristöön. Mikä tahansa esine voi sekä säteillä lämpöä että absorboida, kun taas tummat aineet pystyvät absorboimaan enemmän lämpöä kuin vaaleat.
Yhdistetyt lämmönsiirtomekanismit
Luonnossa lämmönsiirtoprosessityyppejä löytyy harvoin erikseen. Paljon useammin heidät voidaan nähdä yhdessä. Termodynamiikassa näillä yhdistelmillä on jopa nimiä, esimerkiksi lämmönjohtavuus + konvektio on konvektiivista lämmönsiirtoa ja lämmönjohtavuutta + lämpösäteilyä kutsutaan säteily-johtavaksi lämmönsiirroksi. Lisäksi on olemassa sellaisia yhdistettyjä lämmönsiirtotyyppejä, kuten:
- Lämmönsiirto on lämpöenergian liikettä kaasun tai nesteen ja kiinteän aineen välillä.
- Lämmönsiirto on t:n siirtymistä aineesta toiseen mekaanisen esteen kautta.
- Konvektio-säteilylämmönsiirto muodostetaan yhdistämällä konvektio ja lämpösäteily.
Lämmönsiirron tyypit luonnossa (esimerkkejä)
Lämmönsiirrolla luonnossa on valtava rooli, eikä se rajoitu maapallon lämmittämiseen auringonsäteiden vaikutuksesta. Laajat konvektiovirrat, kuten ilmamassojen liikkeet, määräävät suurelta osin koko planeettamme sään.
Maan ytimen lämmönjohtavuus johtaa geysirien ilmestymiseen ja vulkaanisten kivien purkaukseen. Tämä on vain pieni osa globaalissa mittakaavassa. Yhdessä ne muodostavat konvektiivisen lämmönsiirron ja säteilyä johtavan lämmönsiirron tyypit, jotka ovat välttämättömiä elämän ylläpitämiseksi planeetallamme.
Lämmönsiirron käyttö antropologisessa toiminnassa
Lämpö on tärkeä osa lähes kaikkia teollisia prosesseja. On vaikea sanoa, minkä tyyppistä lämmönvaihtoa ihminen käyttää eniten kansantaloudessa. Varmaan kaikki kolme yhtä aikaa. Lämmönsiirtoprosessien kautta metallit sulatetaan, jolloin syntyy valtava määrä tavaroita jokapäiväisistä tavaroista avaruusaluksiin.
Lämpöyksiköt, jotka pystyvät muuttamaan lämpöenergian hyödylliseksi tehoksi, ovat sivilisaation kannalta erittäin tärkeitä. Niiden joukossa ovat bensiini-, diesel-, kompressori- ja turbiiniyksiköt. Työssään he käyttävät erilaisia lämmönsiirtoja.
Lämmönsiirron teorian perusteet.
Lämmönsiirto- tiede, joka tutkii lämmönsiirtoa kappaleiden välillä ja lämpötilan jakautumista kehoissa.
Tärkeimmät lämmönsiirron muodot:
1. Lämmönjohtavuus.
2. Konvektiivinen lämmönsiirto.
3. Säteilevä lämmönsiirto.
Lämmönjohtavuus on lämmönsiirtoprosessi, jossa kehon tai yksittäisten ruumiinosien suora kosketus tapahtuu eri lämpötiloissa. Tässä tapauksessa lämmönsiirtoprosessi johtuu joidenkin hiukkasten mikroliikkeen energian siirtymisestä toisille.
Puhtaassa muodossaan lämmönjohtavuus havaitaan kiinteissä aineissa sekä kiinteissä kaasuissa ja nesteissä, jos niissä ei ole konvektiota.
Lämpövirta , .
Fourierin laki: Lämmön virtaus on verrannollinen lämpötilaan ja pinta-alagradienttiin, eli .
Lämpövuon tiheys, .
Lämmönjohtavuuskerroin - lämpömäärä, joka kulkee aikayksikköä kohti yksikköpinnan läpi seinämän yksikköpaksuuden läpi, kun lämpötila laskee yhden asteen.
Konvektiivinen lämmönsiirto- lämmönsiirtoprosessi, joka suoritetaan avaruudessa (tilavuudessa) makrohiukkasten liikkeen vuoksi.
Tässä prosessissa tapahtuu konvektion (liikkeen) ja lämmönsiirron yhteisvaikutus lämmönjohtamisesta.
Newtonin yhtälö: , missä on sen rajakerroksen paksuus, jossa lämmön johtumisesta johtuen lämmönsiirto tapahtuu; - konvektiivisen lämmönsiirtokerroin, .
Säteilevä lämmönsiirto- lämmönsiirto tapahtuu avaruudessa sähkömagneettisten aaltojen energian vuoksi.
Stefan-Boltzmannin laki: , missä on täysin mustan kappaleen säteilyn intensiteetti.
Newton-Richmann-yhtälö: , missä on säteilylämmönsiirtokerroin.
Lämmönjohtokyky.
lämpötilakenttä- joukko lämpötila-arvoja kehon yksittäisissä pisteissä ajasta ja paikkakoordinaateista riippuen.
Ei-stationaarisen kolmiulotteisen lämpötilakentän matemaattinen merkintä: . Kiinteän kolmiulotteisen kentän matemaattinen merkintä: . Tätä kenttää kutsutaan kiinteäksi, koska .
Isoterminen pinta on saman lämpötilan omaavien pisteiden paikka.
Isotermi on isotermisen pinnan ja kohtisuoran tason leikkauspiste.
Isoterminen pinta joko sulkeutuu kehon sisällä tai katkeaa sen rajalta.
lämpötilagradientti on vektori, joka on suunnattu pitkin normaalia isotermiseen pintaan lämpötilan nousun suuntaan ja joka on numeerisesti yhtä suuri kuin lämpötilan muutoksen suhteen raja isotermien väliseen etäisyyteen normaalia pitkin ( 0 S/m)
Fourierin laki:
Lämpövirta: , .
Lämpövuon tiheys: , , .
Lämmönjohtavuuden teorian tehtävät:
1. Etsi ei-stationaarinen kolmiulotteinen lämpötilakenttä, .
2. Laske lämpövuo ja lämpövuon tiheys, , .
Kysymys #32
Lämmönjohtavuuden differentiaaliyhtälö.
Yleissopimukset:
1. Järjestelmän lämpöfysikaaliset ominaisuudet: , , .
2. Kehon mikrohiukkaset ovat liikkumattomia.
3. Sisäiset lämmönlähteet jakautuvat tasaisesti kehoon.
Missä on lämpödiffuusivuuskerroin, joka kuvaa lämpötilan muutosnopeutta missä tahansa kehon kohdassa, ;
on kehon lämpökapasiteetti; on kehon tiheys; on irtolämmön vapautumisen tiheys, wm/m 3; - lämpötila; on Laplace-operaattori.
(napakoordinaateille , , ), .
Ainutlaatuisuusolosuhteet– matemaattinen kuvaus tarkasteltavana olevan prosessin erityispiirteistä.
Ratkaisemalla yhtälön saamme yleisen ratkaisun, joka yhdessä ainutlaatuisuusehtojen kanssa antaa meille erityisiä ratkaisuja.
Ehdollinen ainutlaatuisuus:
1. Geometriset ehdot:
a. Kehonmuoto:
i. Litteä runko.
ii. Sylinterimäinen runko.
iii. pallomainen runko.
b. Rajoitettu runko.
c. Rajoittamaton runko.
2. Fyysiset olosuhteet:
a. Fyysisten parametrien muutoksen luonne:
i. Muutoksen luonne.
ii. Muutoksen luonne.
iii. Muutoksen luonne.
iv. Muutoksen luonne.
3. Alkuolosuhteet (väliaikainen):
4. Rajaehdot:
a. Ensimmäisen tyyppiset rajaehdot - lämpötilan muutoksen laki kehon rajalla:
b. Toisen kappaleen rajaehdot - kehon seinämän lämpötilavirtauksen muutoslaki:
c. Kolmannen tyypin rajaehdot:
i. Ympäristön lämpötilan muutoksen laki.
ii. Laki, jonka mukaan kehon lämpö vaihtuu ympäristön kanssa.
d. Neljännen tyypin rajaehdot, .
Kysymys #33
1. Tasainen seinä.
Annettu: , , .
Löytö: , , .
Ratkaisu:
Yhteinen päätös: .
Rajaehdot: .
Tasaisen seinän lämmönkestävyys - .
Suhdetta kutsutaan seinän lämmönjohtavuudeksi.
Kysymys #34
Harkitse lämmön siirtymistä lämmön johtumisen kautta tasainen kolmikerroksinen seinä(Kuva 2b) seuraavissa olosuhteissa: seinäkerroksen paksuus , , ;
materiaalien lämmönjohtavuuskertoimet, vastaavasti, , , ; seinien välinen kosketus on ihanteellinen ja lämpötila vierekkäisten kerrosten rajalla on sama. Lämmönsiirto tapahtuu paikallaan olevissa olosuhteissa - lämpövuon tiheydellä seinän kaikissa kerroksissa on sama arvo ( q = idem). Näissä olosuhteissa:
Erottakaamme tästä yhtäläisyydestä lämpötilaero (lämpötilan pudotus seinän kerrosten poikki)
Lisäämällä lämpötila-eroyhtälöiden vasen ja oikea osa, saadaan vasemmalla seinän lämpötilan muutos, oikealla - lämpövuon tiheyden tulo q ja kokonaislämpövastus
Siten lämpövuon tiheydelle lämmönsiirron aikana lämmönjohtavuudella tasaisen kolmikerroksisen seinän läpi saadaan seuraava lauseke:
Yleensä seinälle, joka koostuu n - kerrokset, tämä lauseke kirjoitetaan näin:
Missä R on monikerroksisen seinän kokonaislämpövastus.
Kysymys #35
Lämmön määrä, jonka neste luovuttaa kiinteälle seinälle tai jonka neste havaitsee seinästä, määräytyy Newton-Richmann-yhtälön avulla.
ja lämpövuon tiheys on seuraava
jossa α on nesteen ja kiinteän aineen pinnan välisiä lämmönvaihtoolosuhteita kuvaava kerroin, ns lämmönsiirtokerroin, W/(m 2 °C); - lämpötilaero, 0 С.
Kaavan (61) mukaan lämmönsiirtokerroin on fysikaalisessa merkityksessään lämpövuon tiheys ( q) kehon pinnalla, viittaa lämpötilaeroon kehon pinnan ja ympäristön välillä. Lämmönsiirtokerroin on numeerisesti yhtä suuri kuin lämpövuon tiheys lämpötilaerolla, joka on yhtä suuri.
Lämmönsiirtokerroin riippuu monista tekijöistä. Yleisimmässä tapauksessa se on kehon muodon ja koon, nesteen liikkumistavan, nesteen fysikaalisten ominaisuuksien, avaruusaseman ja lämmönvaihtopinnan tilan sekä muiden suureiden funktio. Lämmönsiirtoprosessi etenee eri tavalla nesteen liikkeen luonteesta riippuen.
Kysymys #36
Säteilevä lämmönsiirto.
Kiinteät aineet säteilevät ja absorboivat energiaa pintakerroksen koko aallonpituusalueella. Säteilyn voimakkuus riippuu vain lämpötilasta. Nesteet käyttäytyvät samalla tavalla. Kaasut säteilevät ja absorboivat energiaa rajoitetulla aallonpituusalueella koko tilavuudessaan. Kaasujen päästöintensiteetti riippuu komponenttien lämpötilasta, kerrospaksuudesta ja osapaineesta.
säteilevä energia on kehon lähettämä energia koko aallonpituusalueella, .
Säteilyn intensiteetti on yksikköpinnasta säteilevän energian määrä, .
Säteilyenergia voidaan löytää kaavalla: .
Energian säilymisen laki: .
Missä on heijastuskerroin, on absorptiokerroin, on läpinäkyvyyskerroin.
Jos eli, niin kehoa kutsutaan täysin valkoiseksi.
Jos eli , niin kehoa kutsutaan täysin mustaksi.
Integraalisen säteilyn tiheyttä, johon viitataan tarkasteltuun aallonpituusalueeseen, kutsutaan säteilyn spektrinen intensiteetti(W/m3):
Kulman intensiteetti: .
Spektrin kulmaintensiteetti: .
Planckin laki määrittää mustan kappaleen säteilyn intensiteetin riippuvuuden E 0λ aallonpituudesta λ ja lämpötila T
Stefan-Boltzmannin laki: .
Pimeysaste: .
Kirchhoffin laki on muotoiltu näin: puolipallon muotoisen integraalisen säteilyn tiheyden suhde absorptiokykyyn on sama kaikille kappaleille, joilla on sama lämpötila, ja se on yhtä suuri kuin täysin mustan kappaleen integraalisen puolipallon muotoisen säteilyn tiheys samassa lämpötilassa: , missä on absorptiokerroin.
Lämmön määrä, joka jää toiseen kahdesta kappaleesta:.
Wienin siirtymälaki sanoo - aallonpituus, joka vastaa säteilyn intensiteetin maksimiarvoa (E 0λ =max), on kääntäen verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan Kuva 11
Kysymys #37
Lämmönsiirto säteilyn kautta kiinteiden aineiden välillä.
Säteilylakeihin perustuen saadaan laskentayhtälö mielivaltaisen muotoisen kappaleen 1 ja sitä peittävän toisen, suuremman kappaleen 2 pinnan väliselle säteilylämmönsiirrolle (kuva 14)
Missä Q 1.2 on säteilyn kautta kappaleesta 1 kappaleeseen 2 siirtymä lämpövirta, W;
ε 1.2 on kappaleiden 1 ja 2 vähentynyt emissiokyky, joka määritetään lausekkeesta
F1 Ja F2 ovat kappaleiden 1 ja 2 pinta-alat, m2; T 1 ja T 2- kappaleiden 1 ja 2 pintojen absoluuttinen lämpötila, K.
Tällaista tapausta kutsutaan myös lämmönsiirroksi säteilyn avulla kehon ja sen kuoren välillä; sisäkeho on aina keho 1.
Tarkastelun lämmönsiirron erikoistapaus on lämmönsiirto kahden rinnakkaisen rajattoman seinän välillä (kuva 15). Kun F 1 = F 2 = F, käytetään säteilyn aiheuttaman lämmönsiirron laskentayhtälöä ja alennettu emissiivisyysaste määritetään lausekkeesta
Yhtälöä (2.57) voidaan käyttää säteilylämmönvaihdon laskemiseen kahden minkä tahansa muotoisen kappaleen välillä ja niiden mielivaltaisen sijainnin välillä, vain kussakin yksittäisessä tapauksessa pienentyneen emissiivisyyden ja pinnan määrittämiseen (esim. ε 1.2 Ja F 1.2) on omat laskentalausekensa.
Kysymys #38
Lämmönsiirto tasaisen yksi- ja monikerroksisen kerroksen kautta
tasainen seinä
Lämpöyhtälö: .
Ensimmäisen tyyppiset rajaehdot: .
Kolmannen tyypin rajaehdot: , .
Tässä yhtälösarjassa ensimmäinen yhtälö määrittää lämmön määrän, joka siirtyy konvektiolla (ja säteilyllä) kuumasta jäähdytysnesteestä seinään; toinen yhtälö on sama määrä lämpöä, jonka lämmönjohtavuus siirtää seinän läpi; kolmas yhtälö on saman määrän lämpöä, joka siirtyy konvektiolla (ja säteilyllä) seinästä kylmään jäähdytysnesteeseen.
Erottakaamme tästä yhtälösarjasta lämpötilaero
Lisäämällä lämpötilaeroa kuvaavien yhtälöiden vasen ja oikea osa ja huomioimalla, että saadaan loppulämpötilaeron lauseke
missä on tasaisen seinän lämpövastus ( m 2 0 С\Bm)
Tästä seuraa lauseke lämpövuon tiheydelle ja lämpövuolle (tasaisen seinän lämmönsiirtoyhtälö)
Missä q on lämpövuon tiheys ( W/m2);
Q on lämpövirta ( W);
k = 1/R- tasaisen seinän lämmönsiirtokerroin (W / m 2 ºС)
missä on tasaisen seinän lämmönsiirron lämpövastus (m 2 ºС / W);
; - lämmönsiirron lämpövastukset kuuman jäähdytysnesteen puolelta, tasaisen seinän lämmönjohtavuus ja lämmönsiirron lämpövastukset kylmän jäähdytysnesteen puolelta.
Seinän sisä- ja ulkopinnan lämpötila määritetään seuraavien näkökohtien perusteella:
siksi meillä on
Monikerroksisen seinän tapauksessa
Kysymys #39
Lämmönsiirto- lämmön siirtyminen kantajasta toiseen niitä erottavan kiinteän pinnan kautta.
Kiinteä prosessi- prosessi, jossa väliaineiden lämpötilat eivät muutu, eli .
Ei-kiinteä prosessi- prosessi, jossa väliaineiden lämpötilat muuttuvat, eli .
Kaarevilla seinillä lämmönsiirtokerroin määritetään yleensä samalla yhtälöllä kuin tasaiselle seinälle, jolloin kaareville seinille laskettu lämmönsiirtopinta määritetään lausekkeesta
Lämmönsiirtopinnan vesiekvivalentti.
Sylinterimäisille seinille: .
Lineaarinen lämmönsiirtokerroin: .
Sisäseinän lämmönsiirtokerroin: .
Ulkoseinän lämmönsiirtokerroin: .
Kysymys 40-41
Lämmönvaihtimien luokitus.
1. Toiminnon tyypin mukaan:
a. Pintatyyppiset laitteet - laitteet, joissa lämmönsiirto tapahtuu kiinteän pinnan läsnä ollessa.
i. Regeneratiiviset laitteet ovat pintatyyppisiä laitteita, joissa kiinteä pinta pestään vuorotellen kuumalla ja kylmällä jäähdytysnesteellä. Näitä laitteita käytetään tapauksissa, joissa lämmönsiirtoaineet ovat korkeita tai kun lämmönsiirtoaineet eivät ole puhtaita.
ii. Rekuperatiiviset laitteet ovat pintatyyppisiä laitteita, joissa kiinteä pinta pestään jatkuvasti kuumilla ja lämpimillä lämmönsiirtoaineilla erotuspintojen kautta.
1. Vaippa- ja putkilämmönvaihtimet.
2. Putki putkessa -tyyppiset laitteet:
a. Yksivirtaiset "putki putkessa" -tyyppiset laitteet.
b. "Putki putkessa" -tyyppiset monivirtauslaitteet.
b. Sekoitustyyppiset laitteet - laitteet, joissa kuumia ja kylmiä lämmönsiirtoaineita sekoitetaan suoraan.
Kaavio "putki putkessa" -tyyppisestä laitteesta:
Tämän tyyppisillä laitteilla on yksinkertainen rakenne ja suuret virtausnopeudet, mutta laitteen suuren kapasiteetin saamiseksi on asennettava suuri määrä rakenneosia ja itse laite vie paljon tilaa.
Kuori ja putki -tyyppisen laitteen kaavio:
Tällaisissa laitteissa on mahdollista luoda suora-, vasta-, risti-, U-muotoisia symmetrisiä ja muita virtauksia.
Lämmönvaihtimen lämpötasapaino: , missä on lämpölaitteen hyötysuhde, .
1. (hydraulinen vastus on pieni), sitten , , , at .
2. Kondensaattori.
3. Höyrystin.
Lämpölaitteiston teho (Grosgofin yhtälö): , missä on keskimääräinen lämpötilaero.
Eteenpäinvirtaukselle: , .
Vastavirta: , .
Missä ja ovat lämmönvaihtopinnan vesiekvivalentit.
Minkä tahansa järjestelmän osalta se voidaan määrittää kahdella menetelmällä:
1. Klassinen tekniikka: , jossa - kerroin, joka riippuu lämpimän laitteen tyypistä ja ominaisuuksista, määritetään funktioiden ja kaavioista.
2. Belokonin menetelmä. Vastavirtaindeksi:
Eteenpäin virtausta varten.
Vastavirtaan.
U-muotoiselle symmetriselle piirille.
Minkä tahansa järjestelmän keskimääräinen lämpötilaero: .
Kysymys #42
Lämpölaitteille on olemassa kahdenlaisia laskelmia:
1. Ensimmäisen tyyppinen laskenta (konstruktiivinen). Tunnettu: , , , , , , , . Tehtävä: Lämmönvaihtimen valinta tai suunnittelu ( , ). , ja - kondensaatiolämpötila.
1. Höyrypuristusjäähdytyskoneet, joissa käyttönesteenä on höyry, ja työstö tapahtuu kompressorissa.
2. Ilmanjäähdyttimet, joissa käyttöneste on ilma.
3. Absorptiojääkaapit, joissa vesiliuokset imevät höyryt.
4. Höyrysuihkujäähdytyskoneet, joissa on injektorit toimilaitteena.
Höyrykompressiojäähdytysyksikön työprosessi:
1-2 - adiabaattinen puristus; 4-5 - kuristusprosessi.
Kaavio höyrykompressiojäähdytysyksiköstä:
Tällaiset asennukset toimivat seuraavalla lämpötila-alueella: .
8. Höyrysuihkujäähdytyskoneet, joissa on injektorit toimilaitteena.
LÄMMÖNVAIHTO
LÄMMÖNVAIHTO(lämpöenergian siirto), prosessi, jossa lämpöä siirretään kohteesta toiseen. Siirtyminen tapahtuu aikana, jolloin kaksi tai useampia kappaleita eri lämpötiloissa ovat lämpökosketuksessa. Lämmönsiirtoa on kolmea tyyppiä: LÄMMÖN KONVENTIO, KONVEKTIO ja SÄTEILY. Lämmön johtuessa lämmön siirtyminen tapahtuu molekyylistä molekyyliin kehon sisällä, esimerkiksi kun rautasauva työnnetään tuleen. Konvektiossa lämpö siirtyy nesteen tai kaasun kierron avulla, kuten kiehumisessa. Säteilyssä lämpö siirtyy sähkömagneettisten aaltojen muodossa, kuten auringonvalo. Lämmönvaihtoprosessit ovat olennainen osa monia tuotantoprosesseja, joissa lämpöenergiaa siirretään lähteestä toiseen ilman niiden yhdistämistä. Yksinkertaisin esimerkki lämmönsiirrosta on lämmönsiirron käyttö, kun putkisto, jonka ulkopinta on kehittynyt ja jonka sisällä virtaa kuumaa nestettä, upotetaan säiliöön, jonka läpi virtaa toinen kylmä neste, ja lämmönsiirron seurauksena lämpöä muodostuu. siirretään kuumasta kylmään nesteeseen.
Pannua kuumennettaessa voidaan havaita kolmen tyyppistä lämmönsiirtoa: (A) johtuminen kattilan metalliseinien läpi (1), nesteen konvektiivinen liike (2) ja pannulle siirtyvä säteily lämmönlähteestä (3) . Teoriassa hyvin eristetty lämmönjohdin, jonka toinen pää on asetettu jäähän ja toinen kiehuvaan veteen, muuttaa lämpötilaa pituudellaan (B) lineaarisesti, kuten kaavion suora. Huonosti eristetyn johtimen lämpötilan muutosominaisuus on esitetty kaarevalla katkoviivalla. Thermos(C) sisältää tyhjiön (4) seinien välissä lämmön johtumisen ja konvektion estämiseksi, ja hopeoidut seinät estämään säteilyn aiheuttaman lämpöhäviön.
Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja.
Synonyymit:Katso, mitä "LÄMMÖNVAIHTO" on muissa sanakirjoissa:
Lämmönsiirto ... Oikeinkirjoitussanakirja
Spontaani peruuttamaton lämmönsiirtoprosessi lämpötilagradientin vuoksi. Yleisesti ottaen lämmön siirtyminen voi johtua myös muiden fysikaalisten kenttien epähomogeenisuudesta. arvot, esim. pitoisuusgradientti (katso DUFOUR EFFECT). Erota…… Fyysinen tietosanakirja
LÄMMÖNSIIRTO yhdessä termodynamiikkatyön kanssa on yksi termodynaamisen järjestelmän (fyysisen kappaleen) energianvaihdon tyypeistä ympäröivien kappaleiden kanssa, joka tapahtuu lämmönjohtamis-, konvektio- tai säteilyprosessien kautta ja johon ei liity ... .. . Nykyaikainen tietosanakirja
Spontaani palautumaton prosessi, jossa lämpö siirtyy kuumemmista kappaleista (tai ruumiinosista) vähemmän kuumennettuihin (yleensä lämmönsiirto voi johtua myös muiden fysikaalisten suureiden kenttien epähomogeenisuudesta, esimerkiksi pitoisuuksien erosta m. ... ... Suuri Ensyklopedinen sanakirja
Lämmönsiirto, lämmönsiirto, lämmönsiirto Venäjän synonyymien sanakirja. lämmönvaihto n., synonyymien lukumäärä: 4 vaihto (55) ... Synonyymien sanakirja
LÄMMÖNVAIHTO- spontaani peruuttamaton prosessi, jossa lämpöenergia jakautuu kuumemmista kappaleista tai kehon osista vähemmän kuumennettuihin ilman työtä. T.-tyyppejä on seuraavat: (katso), lämmönjohtavuus (katso) ja lämmönsiirto säteilyn avulla ... ... Suuri ammattikorkeakoulun tietosanakirja
LÄMMÖNVAIHTO, aviomies. (asiantuntija.). Prosessi, jossa lämpö siirtyy peruuttamattomasti kuumemmista kappaleista viileämpiin. Lämmönvaihdon säätö. | adj. lämmönvaihdin, oh, oh. Ožegovin selittävä sanakirja. SI. Ožegov, N. Yu. Shvedova. 1949 1992... Ožegovin selittävä sanakirja
lämmönvaihto- Spontaani peruuttamaton lämmönsiirtoprosessi lämpötilagradientin vuoksi [Terminologinen sanakirja rakentamiseen 12 kielellä (VNIIIS Gosstroy of the USSR)] Aiheet termodynamiikka FI lämmönvaihtointercambio térmico DE… … Teknisen kääntäjän käsikirja
Lämmönvaihto- - spontaani lämmönsiirtoprosessi kuumemmista betonin osista vähemmän kuumennettuihin osiin. [Terminologinen sanakirja betonille ja teräsbetonille. Federal State Unitary Enterprise "Research Center" Rakentaminen "NIIZHB niitä. A. A. Gvozdeva, Moskova, 2007, 110 sivua] Otsikko ... ... Rakennusmateriaalien termien, määritelmien ja selitysten tietosanakirja
Lämmönvaihto- spontaani peruuttamaton lämmönsiirto avaruudessa, jossa on epätasainen lämpötilakenttä, jolle on ominaista lämpötilagradientti. Lämmönsiirto tapahtuu kuumemmista kappaleista vähemmän kuumennettuihin kappaleisiin ja sille on ominaista vektori ... ... Ensyklopedinen metallurgian sanakirja
Kirjat
- Lämmönsiirto yksivaiheisissa väliaineissa ja vaihemuunnosten aikana. Oppikirja, V. V. Yagov, Oppikirjan sisältö vastaa tieteenalan "Lämmön ja massan siirto" ohjelmaa, joka luetaan lämpöfysiikan alalla opiskeleville opiskelijoille osana koulutussuuntaa "140700. ... Kategoria: Termodynamiikka ja tilastollinen fysiikka Kustantaja: MPEI,
- Ilmailu- ja avaruuslaitteiden materiaalien ja rakenteiden lämmönsiirto- ja lämpötestaus säteilylämmityksessä , Victor Eliseev, Monografia on omistettu korkean intensiteetin säteilylähteitä käyttävien ilmailulaitteiden materiaalien ja rakenteiden lämmönsiirron ja lämpötestauksen ongelmille. Tulokset esitellään... Luokka: Oppikirjallisuus Kustantaja:
Lämmönsiirtomenetelmät - lämpö siirtyy aina kuumimmista kappaleista vähemmän kuumille. Menetelmiä lämmön siirtämiseksi kiinteästä kappaleesta (seinästä) sen ympärillä virtaavaan nesteeseen tai kaasuun kutsutaan lämmönsiirroksi. Menetelmiä lämmön siirtämiseksi väliaineesta toiseen väliseinällä (seinällä) erotettuna kutsutaan lämmönsiirroksi. Lämmönsiirtomenetelmiä on kolme: johtuminen, konvektio ja säteily (säteily).
Lämmönjohtavuus on lämmön etenemisprosessi kehossa (yksi) siirtämällä kineettistä energiaa kuumemmista molekyyleistä vähemmän kuumennettuihin molekyyleihin, jotka ovat kosketuksissa keskenään. Puhtaassa muodossaan lämmönjohtavuus tapahtuu kiinteissä aineissa hyvin ohuissa, liikkumattomissa neste- ja kaasukerroksissa.
Lämmönsiirtomenetelmät leviävät kattilan seinien läpi. Eri aineiden lämmönjohtavuus on erilainen. Metallit ovat hyviä lämmönjohtimia. Ilman lämmönjohtavuus on erittäin alhainen. Heikosti johtavat lämpöä huokoiset kappaleet, asbesti, huopa ja noki.
Konvektio on lämmönsiirtoa, joka johtuu väliaineen molaaristen tilavuuksien liikkeestä. Yleensä konvektiivinen lämmönsiirtomenetelmä tapahtuu yhdessä lämmönjohtavuuden kanssa ja se suoritetaan nesteen tai kaasujen molaaristen tilavuuksien vapaan tai pakotetun liikkeen seurauksena (luonnollinen tai pakotettu konvektio). Luonnollinen konvektio levittää lämpöä liesistä, lämmityslaitteista, kun lämmitetään vettä höyrykattiloissa, jäähdytyskattiloiden vuorauksissa ja muissa lämmityslaitteissa. Nesteiden tai kaasujen vapaa liikkuvuus johtuu väliaineen kuumennettujen ja kylmien hiukkasten erilaisesta tiheydestä. Esimerkiksi uunin pinnan lähellä oleva ilma lämpenee, kevenee, nousee ja sen tilalle tulee raskaampaa, kylmempää ilmaa. Tämän seurauksena huoneessa tapahtuu ilmankiertoa, joka siirtää lämpöä.
Lämmönsiirtomenetelmiä ovat konvektio. Pakotettu konvektio tapahtuu, kun lämpö siirtyy kattilan sisäseinästä pumpun vaikutuksesta liikkuvaan veteen.
Säteily (säteily) on lämmön siirtymistä kappaleesta toiseen sähkömagneettisten aaltojen avulla lämpösäteilyä läpäisevän väliaineen kautta. Tähän lämmönsiirtoprosessiin liittyy lämpöenergian muuntaminen säteilyenergiaksi ja päinvastoin säteilyenergia lämpöenergiaksi. Säteily siirtää lämpöä palavan polttoaineen liekistä kattilan valurautaprofiilien tai teräsputkien pinnalle. Säteily on tehokkain tapa siirtää lämpöä, varsinkin jos säteilevän kappaleen lämpötila on korkea ja siitä lähtevät säteet suuntautuvat kohtisuoraan kuumennettuun pintaan nähden.
Lämmönsiirron käsite. Kolme edellä käsiteltyä lämmönsiirtotyyppiä puhtaassa muodossaan ovat erittäin harvinaisia. Useimmissa tapauksissa yhden lajin mukana on toinen. Esimerkki tästä on lämmön siirtyminen kaasumaisista palamistuotteista kuumavesikattilan seinämään (kuva 7). Vasemmalla sen pinta on kosketuksessa kuumien kaasumaisten palamistuotteiden kanssa ja sen lämpötila t 1 oikealla on veden pesu ja lämpötila t 2 Seinän lämpötila laskee x-akselin suunnassa.
Riisi. 7. Lämmön siirto kaasumaisista palamistuotteista kattilan seinämään.
Tässä tapauksessa lämpö kaasusta seinään siirtyy samanaikaisesti konvektiolla, lämmönjohtamisella ja säteilyllä (säteilylämmönsiirto). Lämmön samanaikaista siirtoa konvektiolla, johteella ja säteilyllä kutsutaan kompleksiseksi lämmönsiirroksi.
Yksittäisten elementtiilmiöiden samanaikaisen toiminnan tulos lasketaan yhdelle niistä, jota pidetään pääasiallisena. Joten säteilyllä (säteilyllä), jota kutsutaan myös suoraksi rekyyliksi, on hallitseva rooli lämmönsiirrossa polttokammiossa savukaasuista kattilan ulkolämmityspintaan, vaikka sen mukana sekä konvektio että lämmönjohtavuus osallistuvat lämmön siirtyminen.
Menetelmät lämmön siirtämiseksi ulommalta lämmityspinnalta sisempään nokikerroksen, metalliseinän ja hilsekerroksen kautta suoritetaan vain lämmönjohtamisella. Lopuksi kattilan sisälämmityspinnalta veteen lämpö siirtyy vain konvektiolla. Kattilan kaasukanavissa lämmönvaihtoprosessi osan seinämän ja sitä pesevien kaasujen välillä on myös seurausta konvektion, lämmönjohtavuuden ja säteilyn yhteisvaikutuksesta. Pääilmiöksi pidetään kuitenkin konvektiota.
Jäähdytysaineesta toiseen niitä erottavan seinän kautta tapahtuvan lämmön siirtymisen kvantitatiivinen ominaisuus on lämmönsiirtokerroin K. Tasaisessa seinässä kerroin K on lämmön määrä, joka siirtyy aikayksikköä kohti: nesteestä toiseen pinta-ala 1 m 2 ja niiden välinen lämpötilaero on yksi aste. - määritetään kaavalla:
K \u003d (1 / α 1 + δ 3 / λ 3 + δ st / λ st + δ n / λ n + 1 / α 2) -1
jossa α 1 on lämmönsiirtokerroin kaasuista lämmityspinnan seinämään, W / (m 2 × deg); δ 3 - tuhka- tai nokikerrostumien paksuus (ns. ulkoinen saastuminen), m; δ st - osien tai putkien seinämän paksuus, m; δ n - asteikon paksuus (ns. sisäinen saastuminen), m; λ 3 , λ st, λ in - vastaavat tuhkan tai noen lämmönjohtavuuskertoimet, seinämät ja asteikko, W / (m × deg); α 2 -. lämmönsiirtokerroin seinästä veteen / W / (m 2 × deg).
Yllä olevan esimerkin mukaisesti kompleksisesta lämmönsiirrosta (katso kuva 7) kokonaislämmönsiirtokerroin ja vastaavasti kaasuista kattilan seinämään on yhtä suuri:
α 1 \u003d α k + α l
missä α to ja α l - kertoimet, lämmönsiirto konvektiolla ja säteilyllä.
Lämmönsiirtokertoimen käänteislukua kutsutaan lämmönsiirron lämpövastukseksi. Tätä tapausta varten:
R \u003d 1 / K \u003d 1 / α 1 + δ 3 / λ 3 + δ st / λ st + δ n / λ n + 1 / α 2
Eri aineilla on erilaiset lämmönjohtavuuskertoimet.
Lämmönjohtavuuskerroin K - lämpömäärä, joka siirtyy lämmityspinnan pinta-alayksikön läpi aikayksikköä kohti lämpötilaerolla 1 aste ja seinämänpaksuudella 1 m. Käytettäessä järjestelmän ulkopuolisia yksiköitä (kcal per tunti), lämmönjohtavuuskertoimen mitta on kcal × m / (m 2 × h × deg), SI-järjestelmässä - W / (m × deg).
Eri materiaalien lämmönjohtavuuskertoimet, joita useimmiten löytyy lämmitys- ja kattilalaitteista, on annettu alla, W / (m × deg).
Seinän läpi siirtyvän lämmön määrä Q määritetään kaavalla:
jossa K - lämmönsiirtokerroin, W / (mg × deg); ∆t on lämmitettävän ja lämmitettävän väliaineen keskimääräinen lämpötilaero tai keskimääräinen logaritminen lämpötilaero, astetta; H on lämmityspinta-ala, m 2 .
Keskimääräinen logaritminen lämpötilaero ∆t määritetään kaavalla:
∆t = ∆t - ∆t m /2,31 g (∆t 0 /∆t m)
missä ∆t g ja ∆t m ovat suurimmat ja pienimmät lämpötilaerot lämmitettävän väliaineen välillä.
Riisi. 8. Työnesteiden lämpötilojen muutoksen luonne klo
a - virtaus eteenpäin; b - vastavirta.
Työnesteiden lämpötilojen muutoksen luonne on esitetty kuvassa. 8. Jos lämmitys ja kuumennetut nesteet virtaavat samaan suuntaan lämmönvaihtimessa, niin tällaista virtauskuviota kutsutaan eteenpäinvirtaukseksi (ks. kuva 8, a) ja vastakkaiseen suuntaan - vastavirtaukseksi (katso kuva 8, b). ).
Lämmönsiirtopinnan yksikköpinta-alalle ominaisvuo, jota merkitään q:lla, on yhtä suuri:
Yllä olevista kaavoista voidaan nähdä, että siirrettävän lämmön määrä on sitä suurempi, mitä suurempi on lämmityspinta-ala H ja sitä suurempi on keskimääräinen lämpötilaero tai lämpötilaero ja lämmönsiirtokerroin K. Kalkkikiven, tuhkan tai noen esiintyminen kattilan seinä vähentää merkittävästi lämmönsiirtokerrointa (katso esimerkki alla).
Säteilyn aiheuttaman lämmönsiirron määräävä tekijä on säteilevän kappaleen lämpötila ja sen mustuusaste. Siksi säteilyn aiheuttaman lämmönsiirron tehostamiseksi on tarpeen nostaa säteilevän kappaleen lämpötilaa lisäämällä pinnan karheutta.
Lämmönsiirto konvektiolla riippuu: kaasujen liikkumisnopeudesta, lämmitysaineen ja lämmitettävän väliaineen välisestä lämpötilaerosta, lämmityspinnan ympärillä olevan kaasuvirran luonteesta - pitkittäis- tai poikittaissuuntainen, pinnan tyypistä - sileä tai uurrettu. Tärkeimmät tavat tehostaa lämmönsiirtoa konvektiolla ovat: kaasujen nopeuden lisääminen, pyörittäminen kaasukanavissa, lämmityspinta-alan kasvattaminen sen ripauksen vuoksi, lämmitettävän ja lämmitettävän väliaineen lämpötilaeron kasvattaminen sekä vastavirta (vastavirta)pesu .
Esimerkki. Harkitse kattilan ja noen vaikutusta lämmönsiirtoon kattilassa käyttämällä tämän osan tietoja. Hyväksymme valurautakattilan seinämän paksuuden δ 1 \u003d 8 mm ja siihen kerrostetun hilsekerroksen, jonka paksuus on δ 2 \u003d 2 mm, ja nokikerroksen δ 3 \u003d 1 Gmm. Seinän λ 1, asteikko λ 2 ja noen λ 3 lämmönjohtavuuskertoimet, vastaavasti, on otettu 54:ksi; 0,1 ja 0,05 kcal / (m × h × astetta) (√62,7; 0,116 ja 0,058 W / (m 2 × K). Lämmönsiirtokertoimien arvot: alkaen, kaasut seinään α 1 \u003d 20 kcal / ( m 2 × astetta); seinästä veteen α 2 = 1000 kcal / (m 2 × h × astetta) Kaasujen lämpötilaksi otetaan t kaasu = 800 ° C, vesi t = 95 C .
Teemme laskelmia valurautakattilan puhtaista ja saastuneista seinistä.
V. Kattilan seinä on puhdas.
Etsi lämmönsiirtokerroin:
K \u003d (l / α 1 + δ / λ + l / α 2) -1 \u003d (1/20 + 0,008 / 54 + 1/1000) -1 \u003d 1 / 0,0512 \u003 kcal 1 (m. × h × deg) = 22,6 W / (m 2 × astetta) ja lämpövuo seinän läpi.
q \u003d K∆t \u003d 19,5 (800-95) \u003d 13700 kcal / (m 2 × h) \u003d 15850 W / (m 2).
Määritetään valurautaosan seinän ulkopinnan lämpötila kaavan avulla
q \u003d α 1 (t kaasu - t st) -1 q \u003d α 1 t kaasu - α 1 t st; α i t st = α 1 t kaasua
t st \u003d t kaasu - q / α 1 \u003d 800 - 13700/20 \u003d 115 ° С.
Laskelmasta voidaan nähdä, että kattilan puhtaalla seinällä sen lämpötila eroaa vähän kattilan sisällä olevan veden lämpötilasta.
B. Kattilan seinä likainen.
Toistamalla koko laskelman, löydämme:
K \u003d (l / α 1 + δ 1 / λ 1 + δ 2 / λ 2 + δ 3 / λ 3 + 1 / α 2) -1 \u003d (1/20 + 0,008 / 54 + 0,002 (+ / 0.1). 0,001 / 0,05+ 1 \u003d 1000) -1 \u003d (0,0912) -1 \u003d 11 kcal / (m 2 × h × 1 × rakeet) \u003d 12,7 W / (m 2 × rakeet)
q \u003d 11 (800 - 95) \u003d 7750 kcal / (m 2 × h) \u003d 8960 W / (m 2), t st \u003d 800 - 7750/20 \u003d 412.
Laskelmasta voidaan nähdä, että noen laskeutuminen ei ole toivottavaa, koska sillä on alhainen lämmönjohtavuus, se vaikeuttaa lämmön siirtämistä savukaasuista kattilan seiniin. Tämä johtaa liialliseen polttoaineen kulutukseen, kattiloiden höyryn tai kuuman veden tuotannon vähenemiseen.
Kalkki, jolla on alhainen lämmönjohtavuus, vähentää merkittävästi lämmön siirtymistä kattilan seinästä veteen, minkä seurauksena seinät ylikuumentuvat ja joissakin tapauksissa; räjähtää aiheuttaen kattilan vikoja.
Verrattaessa laskennan tuloksia havaitaan, että lämmönsiirto saastuneen seinän läpi on lähes puolittunut, valurautaosan seinälämpötila skaalauksen aikana on noussut vaarallisiin rajoihin metallin lujuuden mukaan, mikä voi johtaa osan repeämä. Tämä esimerkki osoittaa selvästi, että kattila on puhdistettava säännöllisesti sekä hilseestä että noesta tai tuhkasta.
Ohje
Lämmönjohtavuus tarkoittaa lämmön siirtymistä aineen kuumennetuista osista vähemmän kuumennettuihin osiin, mikä johtaa aineen lämpötilan tasaamiseen. Aineen, jolla on enemmän energiaa, molekyylit siirtävät sen vähemmän energiaa omaaviin molekyyleihin. Lämmönjohtavuus viittaa Fourierin lakiin, joka on suhde väliaineen lämpötilagradientin ja lämpövuon tiheyden välillä. Gradientti on vektori, joka näyttää suunnan, johon skalaarikenttä muuttuu. Poikkeamia tästä laista voi tapahtua erittäin voimakkailla shokkiaalloilla (suuret gradienttiarvot), erittäin alhaisissa lämpötiloissa ja harvinaisissa kaasuissa, kun aineen molekyylit törmäävät useammin suonen seinämiin kuin toisiinsa. Harvinaistettujen kaasujen tapauksessa lämmönsiirtoprosessia ei pidetä lämmönsiirrona, vaan lämmönsiirrona kappaleiden välillä kaasumaisessa väliaineessa.
Tämä on lämmön siirtymistä nesteissä, kaasuissa tai kiinteissä aineissa kineettisen teorian mukaan. Kineettisen teorian ydin on, että kaikki kappaleet (materiaali) koostuvat atomeista ja molekyyleistä, jotka ovat jatkuvassa liikkeessä. Tämän teorian perusteella konvektio on lämmön siirtymistä aineiden välillä molekyylitasolla, edellyttäen, että kappaleet ovat painovoiman vaikutuksen alaisia ja kuumenevat epätasaisesti. Kuumennettu aine liikkuu painovoiman vaikutuksesta suhteessa vähemmän kuumennettuun aineeseen painovoiman vastakkaiseen suuntaan. Lämpimät aineet nousevat ja kylmemmat aineet uppoavat. Konvektion vaikutuksen heikkeneminen havaitaan korkean lämmönjohtavuuden ja viskoosin väliaineen tapauksessa, ja myös sen ionisaatioaste ja magneettikenttä vaikuttavat voimakkaasti konvektioon ionisoiduissa kaasuissa.
Lämpösäteily. Aine synnyttää sisäisen energian ansiosta jatkuvan spektrin sähkömagneettista säteilyä, joka voi siirtyä aineiden välillä. Sen spektrin maksimin sijainti riippuu siitä, kuinka kuuma aine on. Mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän aineesta vapautuu energiaa ja siten sitä enemmän lämpöä voidaan siirtää.
Lämmönsiirto voi tapahtua kappaleiden välisen ohuen väliseinän tai seinän kautta, lämpimämmästä aineesta vähemmän lämpimään. Kuumennetumpi aine siirtää osan lämmöstä seinään, minkä jälkeen seinässä tapahtuu lämmönsiirtoprosessi ja lämpö siirtyy seinästä vähemmän kuumennettuun aineeseen. Siirretyn lämmön määrän intensiteetti riippuu suoraan lämmönsiirtokertoimesta, joka määritellään väliseinän pinta-alan yksikköpinta-alan läpi aikayksikköä kohti siirtyväksi lämmön määräksi aineiden välisessä lämpötilaerossa 1 Kelvin.
