3.5. Тепловые схемы системы тел

Тепловые связи между телами, а также телами и средой (кондуктивные, конвективные, лучистые) можно рассматривать как некоторые проводники тепла. Если величины тепловых потоков, протекающих между телами, а также телами и средой, неизменны вдоль пути, то тепловые сопротивления проводников можно считать сосредоточенными.

Тепловые сопротивления являются аналогом электрических сопротивлений. Приемником тепловой энергии является среда, омывающая тела, в предположении, что она обладает бесконечной теплоемкостью.

Тепловая схема имеет ветви и узлы. Ветвями схемы являются ее участки, состоящие из одного и более сопротивлений, в которых величина тепловых потоков одинакова. Узлами схемы являются места соединения двух и более ветвей.

Тепловые схемы могут быть линейными и нелинейными. Схема нелинейная, если она содержит хотя бы один элемент, параметры которого являются функцией температуры.

Обозначения на тепловых схемах представлены на рис. 3.5.1.

Рис. 3.5.1. Обозначения на тепловых схемах

На рис. 3.5.2 представлены системы двух тел и их тепловые схемы, отображающие процесс теплообмена между телами и окружающей средой, одно из тел имеет источник тепловой энергии , поверхности тел приняты изотермическими.

Рис. 3.5.2. Системы тел и тепловые схемы

По тепловой схеме представляется возможным рассчитать температуру в любой точке системы. Расчёт выполняется аналогично расчёту электрической схемы, при этом аналогом электрического тока является тепловая мощность, а аналогом напряжения - температура изотермической поверхности. Для более сложных схем расчет сводится к составлению и решению уравнений теплового баланса для узловых точек, аналогичных уравнению Кирхгофа для разветвлённой электрической цепи.