Termodynamika
Wymiana ciepła
Kazimierz Peszyński
Pola temperaturowe
nieustalone pole temperaturowe
ustalone pole temperaturowe
( , , , )
T
f x y z t
=
( , , )
T
f x y z
=
Przepływ ciepła
- pole
nieustalone
,
2
1
T
T
>
2
1
p
p
�
J
s
Q
Q
t
=
&
2
2
J
W
s m
m
Q
Q
q
A
A
t
=
=
=
�
�
&
d
d
d
d
T
T
T
T
DT
x
y
z
x
y
z
t
t
�
�
�
�
=
� +
� +
� +
�
�
�
�
�
x
y
z
DT
T
T
T
T
w
w
w
x
y
z
t
t
�
�
�
�
=
+
� +
� +
�
�
�
�
�
�
d
d
d
;
;
d
d
d
x
y
z
x
y
z
w
w
w
t
t
t
=
=
=
x
y
z
T
T
T
w
w
w
x
y
z
�
�
�
� +
� +
�
�
�
�
Przekazywanie
energii
• przewodzenie (kondukcja),
• unoszenie (konwekcja),
• promieniowanie (radiacja).
Przewodzeniem nazywa się przekazywanie energii z ośrodka o
temperaturze wyższej do ośrodka o temperaturze niższej poprzez
zmianę ruchu – amplitudy i częstotliwości drgań, bez zmiany
położenia cząsteczek substancji ośrodków wymieniających tym
sposobem ciepło.
Unoszenie ciepła nazywane również konwekcją polega również na
jednoczesnym przepływie energii i substancji.
Promieniowanie polega na przekazywaniu energii z miejsc o
temperaturze wyższej do miejsc o temperaturze niższej za
pośrednictwem fal elektromagnetycznych o określonej długości.
Przewodzenie ciepła
prawo Fouriera
współczynnik przewodzenia ciepła lub
przewodność cieplna
– przewodność cieplna gazu wilgotnego
– przewodność cieplna gazu suchego
– przewodność cieplna wody
– wilgotność właściwa gazu w
grad
q
T
T
l
l
=- �
=- �
�
W
m K
l
�
W
461
m K
Ag
l
=
�
W
0,02 0,03
m K
gazów
l
=
�
�
1
gs
w
gw
x
x
l
l
l
+ �
=
+
gw
l
gs
l
w
l
x
2
H O
s.g.
kg
kg
Przewodzenie ciepła w
ustalonym polu
temperaturowym
grad
q
T
l
=- �
T
T
T
q
x
y
z
l
�
�
�
�
�
=- �
+
+
�
�
�
�
�
�
�
(
)
, ,
T
f x y z
=
d
d
T
q
x
l
=- �
d
d
q x
T
l
� =- �
Przewodzenie ciepła przez
płaską ściankę jednowarstwo
wą
2
1
0
w
w
T
T
q
dx
dT
d
l
�
=- �
�
�
2
1
(
)
w
w
q
T
T
d
l
� =- � -
1
2
2
J
(
)
m s
w
w
q
T
T
l
d
= � -
�
1
2
J
(
)
s
w
w
Q
T
T
A
l
d
= � -
�
&
1
2
(
)
J
w
w
Q
T
T
A
l
t
d
= � -
� �
c
R
d
l
=
1
2
w
w
c
T
T
q
R
-
=
d
d
q x
T
l
� =- �
1
0
w
x
T T
=
=
2
w
x
T T
d
=
=
Przewodzenie ciepła przez
płaską ściankę wielowarstwo
wą
1
1
1
2
1
(
)
w
w
q
T
T
l
d
= � -
2
2
1
2
2
(
)
w
w
q
T
T
l
d
=
� -
3
3
1
2
3
(
)
w
w
q
T
T
l
d
= � -
1
2
3
q
q
q
q
= = =
Przewodzenie ciepła przez
płaską ściankę wielowarstwo
wą
1
2
1
1
w
w
q
T
T
l
d
-
=
2
3
2
2
w
w
q
T
T
l
d
-
=
3
4
3
3
w
w
q
T
T
l
d
-
=
3
1
4
1
2
1
4
3
1
2
1
2
3
1
2
3
w
w
w
w
T
T
T
T
q
q
d
d
d
d
d
d
l
l
l
l
l
l
�
�
-
-
= � + +
� =
�
�
�
�
+
+
1
1
1
1
1
2
1
2
1
...
w
wn
w
wn
n
n
i
n
i
T
T
T
T
q
d
d
d
d
l
l
l
l
+
+
-
-
=
=
� �
+ + +
� �
� �
�
1
n
i
c
i
R
d
l
� �
=
� �
� �
�
Przewodzenie ciepła przez
ściankę cylindryczną
,
Q q A t
= � �
d
grad
d
T
q
T
r
l
l
=- �
=- �
1
2
A
A A
� �
2
A
r l
p
= ���
d
2
d
T
Q
r l
r
l
p
t
=- � �����
d
2
d
r
Q
T
r
p l t
� =- ����
1
1
2
2
r r T T
r r T T
=
=
=
=
Przewodzenie ciepła przez
ściankę cylindryczną
2
2
1
1
ln
2
(
)
r
Q
l
T T
r
p l
t
�
=- ����� -
2
1
2
1
2
(
)
ln
l
T T
Q
r
r
p l
t
����� -
=
1
2
1
2
,
2
2
d
d
r
r
=
=
2
1
2
1
2
(
)
ln
l
T T
Q
d
d
p l
t
����� -
=
2
1
ln
2
c
d
d
R
l
p l
=
���
2
1
ln
2
cl
d
d
R
p l
=
��
Przewodzenie ciepła przez
ściankę cylindryczną
wielowarstwową
1
2
3
q
q
q
q
= = =
1
1
2
1
2
1
2
(
)
ln
w
w
T
T
q
d
d
p l
�� � -
=
2
2
3
2
3
2
2
(
)
ln
w
w
T
T
q
d
d
p l
�� � -
=
3
3
4
3
4
3
2
(
)
ln
w
w
T
T
q
d
d
p l
�� � -
=
Przewodzenie ciepła przez
ściankę cylindryczną
wielowarstwową
2
1
1
2
1
ln
2
w
w
d
d
T
T
q
p l
-
= �
��
3
2
2
3
2
ln
2
w
w
d
d
T
T
q
p l
-
= �
��
4
3
3
4
3
ln
2
w
w
d
d
T
T
q
p l
-
= �
��
3
4
2
3
1
2
1
4
1
2
3
ln
ln
ln
2
w
w
d
d
d
d
d
d
q
T
T
p
l
l
l
�
�
�
�
�
�
-
=
�
+
+
� �
�
�
�
�
�
(
)
1
4
3
4
2
3
1
2
1
2
3
2
ln
ln
ln
w
w
T
T
q
d
d
d
d
d
d
p
l
l
l
�� -
=
+
+
Uogólnienie przewodzenia ciepła
dla ścianki cylindrycznej n-
warstwowej
warstw
n-
(
)
4
1
w
w n
T
T
+
�
4
1
i
� +
(
)
(
)
1
1
1
3
2
1
2
1
2
2
ln
ln
ln
...
w
w n
n
n
n
T
T
q
d
d
d
d
d
d
p
l
l
l
+
+
�� -
=
+
+ +
(
)
1
1
1
1
2
(
)
ln
w
w n
i
n
i
i
T
T
q
d
d
p
l
+
+
�� -
=
�
1
1
ln
1
2
i
n
i
c
i
d
d
R
p
l
+
=
�
�
Q q l
= �
&
Q q l t
= ��
3
i
�
Przewodzenie ciepła
przez ściankę kulistą
2
4
A
r
p
= ��
2
d
4
d
T
Q
r
r
l
p
t
=- � �� � �
2
d
d
4
Q r
T
r
p
l t
�
=
�� ��
1
1
2
2
w
w
r r T T
r r T T
=
=
=
=
2
2
1
1
2
d
d
4
w
w
T
r
T
r
Q
T
r
r
p l t
-
=
�
���
�
�
2
1
2
1
1 1
1
4
w
w
Q
T
T
r
r
p l t
�
�
�
�
-
-
=
- � -
�
�
�
�
����
�
�
�
�
�
1
2
1
2
1 1
4
w
w
Q
T
T
r
r
p l t
�
�
-
=
� -
�
�
��� �
�
Przewodzenie ciepła
przez ściankę kulistą
1
2
1
2
2
1
1
2
1
2
4
(
) 4
(
)
1 1
w
w
w
w
T
T
T
T
Q
r r
r
r
r r
p l t
p l t
���� -
���� -
=
=
-
-
�
1
2
1
2
1
2
2
1
2
1
1
2
4
(
) 4
(
)
4 (
)
2
2
2
2 2
w
w
w
w
T
T
T
T
d d
Q
d
d
d
d
d d
p l t
p l t
���� -
���� -
� �
=
=
� -
-
�
1
2
1
2
2
1
2
(
)
w
w
d d
T
T
Q
d
d
p
l t
�� � ��� -
=
-
2
1
2
d
d
d
-
=
1
2
1
2
(
)
J
w
w
d d
T
T
Q
p
l t
d
� � ��� -
=