PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT TRONG CÁC CẤU KIỆN THÉP
2.1. Bản chất của quá trình truyền nhiệt [49]
Nhiệt truyền từ nơi này đến nơi khác gồm các dạng trao đổi nhiệt cơ bản sau: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt:
- Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt năng từ vùng có nhiệt độ cao tới vùng có nhiệt độ thấp do sự truyền động năng hoặc do sự va chạm giữa các phân tử và nguyên tử. Đại lượng đặc trưng cho quá trình này là hệ số dẫn nhiệt l, phụ thuộc chủ đạo vào bản chất của vật liệu.
- Đối lưu nhiệt là quá trình truyền nhiệt khi môi chất dịch chuyển trong không gian từ vùng có nhiệt độ này đến vùng có nhiệt độ khác, môi chất ở đây có thể hiểu là chất lỏng hoặc chất khí vì sự truyền nhiệt lượng luôn gắn với chuyển động của môi trường. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra khi bề mặt vật rắn và môi chất có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau, quá trình truyền nhiệt từ bề mặt vật rắn có nhiệt độ cao tới môi chất có nhiệt độ thấp gọi là quá trình cấp nhiệt, trường hợp ngược lại gọi là quá trình thu nhiệt.
- Bức xạ nhiệt là quá trình truyền nhiệt dưới dạng sóng điện từ, nhiệt năng trở thành tia bức xạ và truyền đi. Bất kỳ một vật nào có nhiệt độ lớn hơn 0oK luôn có sự biến đổi nội năng của vật thành năng lượng sóng điện từ, các sóng điện từ này truyền đi trong không gian với vận tốc ánh sáng. Trong trường hợp tổng quát, khi gặp vật thể thì một phần năng lượng bức xạ nhiệt bị vật thể hấp thụ, một phần phản xạ và phần khác xuyên qua vật.
Trong các vấn đề nghiên cứu về sự cháy, quá trình truyền nhiệt đóng vai trò quan trọng và được mô tả cụ thể theo hướng sau: quá trình truyền nhiệt từ nguồn cháy thông qua không gian cháy đến bề mặt các vật thể sẽ được nghiên cứu dựa trên quy luật phân bố nhiệt lượng và nhiệt độ tương ứng. Nhiệt lượng truyền đến một điểm, một bề mặt hay một cấu kiện trong không gian cháy được tính toán kể đến cả hai hình thức bức xạ và đối lưu:.
trong đó: