Лит.:Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике, М., 1975; Душин Ю. А., Работа теплозащитных материалов в горячих газовых потоках. Л., 1968; Мартин Дж., Вход в атмосферу, пер, с англ., М., 1969; Полежаев Ю. В., Юревич Ф. Б., Тепловая защита, М., 1975.
Н. А. Анфимов.
Теплоизоляционные материалы
Теплоизоляцио'нные материа'лы,материалы и изделия, применяемые для зданий (сооружений), технологического оборудования, средств транспорта и др. Т. м. характеризуются низкой [коэффициент теплопроводности не более 0,2 вт/( мЧ К)], высокой пористостью (70-98%), незначительными объёмной массой и прочностью (предел прочности при сжатии 0,05-2,5 Мн/м 2) .
Основной показатель качества Т. м. - коэффициент теплопроводности. Однако его определение весьма трудоёмко и требует применения специального оборудования, поэтому на практике в качестве такого показателя - марки Т. м. - используют выраженную в кг/м 3величину их объёмной массы в сухом состоянии, которая в достаточном приближении характеризует теплопроводность Т. м. Различают 19 марок Т. м. (от 15 до 700). В эксплуатационных условиях Т. м. должны быть защищены от проникновения влаги; их теплопроводность при насыщении водой возрастает в несколько раз.
Основные области применения Т. м. - изоляция ограждающих строительных конструкций, технологического оборудования (промышленных печей, тепловых агрегатов, холодильных камер и т. д.) и трубопроводов. Различают Т. м. жёсткие (плиты, блоки, кирпич, скорлупы, сегменты и др.), гибкие (маты, матрацы, жгуты, шнуры и др.), сыпучие (зернистые, порошкообразные) или волокнистые. По виду основного сырья Т. м. подразделяют на органические, неорганические и смешанные.
К органическим Т. м. относят прежде всего материалы, получаемые переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки ( и ) ,с.-х. отходов (соломит, и др.), торфа (торфоплиты) и др. местного органического сырья. Эти Т. м., как правило, отличаются низкой водо- и биостойкостью. Указанных недостатков лишены так называемые газонаполненные пластмассы ( , ,сотопласты и др.) - высокоэффективные органические Т. м. с объёмной массой от 10 до 100 кг/м 3 .
Характерная особенность большинства органических Т. м. - низкая огнестойкость,
поэтому их применяют обычно при температурах не свыше 150 °С.
Более огнестойки Т -смешанного состава ( , и др.), получаемые из смеси минерального вяжущего вещества и органического наполнителя (древесные стружки, опилки и т. п.).
Неорганические Т. м. - минеральная вата и изделия из неё (среди последних весьма перспективны минераловатные плиты - твёрдые и повышенной жёсткости), лёгкие и ячеистые бетоны (главным образом и пенобетон), ,стеклянное волокно, изделия из вспученного и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических (главным образом доменных) шлаков в стекловидное волокно. Объёмная масса изделий из минеральной ваты 75-350 кг/м 3 .
Неорганические Т. м., используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород ( ,перлита). Для изоляции промышленного оборудования и установок, работающих при температурах выше 1000 °С (например, металлургических, нагревательных и др. печей, топок, котлов и т. д.), применяют так называемые легковесные ,изготовляемые из огнеупорных глин или высокоогнеупорных окислов в виде штучных изделий (кирпичей, блоков различного профиля); перспективно также использование волокнистых Т. м. из огнеупорных волокон и минеральных вяжущих веществ (коэффициент их теплопроводности при высоких температурах в 1,5-2 раза ниже, чем у традиционных, имеющих ячеистое строение).
Лит.:Справочник по производству теплоизоляционных и акустических материалов, М., 1964; Китайцев В. А,, Технология теплоизоляционных материалов, 3 изд., М., 1970; Сухарев М. ф., Производство теплоизоляционных материалов и изделий, М., 1973.
Ю. П. Горлов, К. Н. Попов.
Теплоизоляционные работы
Теплоизоляцио'нные рабо'ты,работы по устройству конструкций зданий и сооружений, трубопроводов, промышленного оборудования, средств транспорта и др. Различают Т. р. строительные (теплоизоляция зданий и сооружений) и монтажные (теплоизоляция трубопроводов, тепловых агрегатов, холодильников и др.). В зависимости от размеров изолируемой поверхности, её конфигурации и вида устройство теплоизоляционного ограждения производится: укладкой и закреплением крупных изделий заводского изготовления (плиты, блоки, сегменты), мягких рулонных материалов (маты, шнуры), мелкоштучных изделий (кирпич); засыпкой; обмазкой; набрызгом или заливкой. Наиболее трудоёмки Т. р., связанные с обмазкой и засыпкой. При засыпке предусматриваются меры по предотвращению самоуплотнения слоя теплоизоляционного материала (с течением времени) и образования в нём пустот. Набрызг и заливка - относительно новые методы Т. р., основанные на применении главным образом полимерных теплоизоляционных материалов в виде отверждающихся пен. Используются как заранее приготавливаемые полимерные пены, получаемые перемешиванием жидкого полимера с пенообразователем (например, ) ,так и полимерные композиции, вспенивающиеся в процессе твердения (например, фенольные или полиуретановые заливочные композиции).
Комплекс Т. р., помимо устройства (нанесения) слоя собственно теплоизоляционного материала, включает работы по гидро- и пароизоляции этого слоя и обеспечению его защиты от механических повреждений. Устройство гидро- и пароизоляционных слоев предусматривается в тех случаях, когда теплоизоляционный слой подвергается увлажнению (например, на трубопроводах, проложенных на открытом воздухе, под землёй и др.) или когда одна из сторон изолируемой конструкции испытывает воздействие отрицательных температур (ниже 0°С) (холодильные установки, здания в условиях холодного климата и др.). В последнем случае водяные пары конденсируются на холодной поверхности, поэтому пароизоляция производится с тёплой стороны конструкции. Защита теплоизоляционного слоя от механических повреждений осуществляется облицовкой его плотными материалами, установкой специальных защитных кожухов (например, металлических), оштукатуриванием и другими способами.
В современном индустриальном строительстве Т. р. выполняются преимущественно в заводских условиях, в процессе изготовления сборных конструкций и изделий (например, однослойных панелей из теплоизоляционно-конструктивных материалов или многослойных панелей, где теплоизоляционный материал несёт только функции тепловой защиты). Для монтажной теплоизоляции выпускаются полностью готовые элементы, сводящие Т. р. лишь к закреплению (монтажу) этих элементов на изолируемой поверхности; это существенно повышает производительность труда и качество Т. р.
Лит.:Строительные нормы и правила, ч. 3, разд. В, гл. 10. Теплоизоляция. Правила производства и приёмки работ, М., 1963; Матюхин А. Н., Теплоизоляционные работы, 3 изд., М., 1975.
Ю. П. Горлов, К. Н. Попов.
Теплоизоляция
Теплоизоля'ция,тепловая изоляция, термоизоляция, защита зданий, тепловых промышленных установок (или отдельных их узлов), холодильных камер, трубопроводов и прочего от нежелательного теплового обмена с окружающей средой. Так, например, в строительстве и теплоэнергетике Т. необходима для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, в холодильной и криогенной технике - для защиты аппаратуры от притока тепла извне. Т. обеспечивается устройством специальных ограждений, выполняемых из (в виде оболочек, покрытий и т. п.) и затрудняющих теплопередачу; сами эти теплозащитные средства также называются Т. При преимущественном для Т. используют ограждения, содержащие слои материала, непроницаемого для воздуха; при - конструкции из материалов, отражающих тепловое излучение (например, из фольги, металлизированной лавсановой плёнки); при (основной механизм переноса тепла) - материалы с развитой пористой структурой.
Эффективность Т. при переносе тепла теплопроводностью определяется ( R) изолирующей конструкции. Для однослойной конструкции R=d/l ,где d - толщина слоя изолирующего материала, l - его коэффициент теплопроводности. Повышение эффективности Т. достигается применением высокопористых материалов и устройством многослойных конструкций с воздушными прослойками.
Задача Т. зданий - снизить потери тепла в холодный период года и обеспечить относительное постоянство температуры в помещениях в течение суток при колебаниях температуры наружного воздуха (см. ) .Применяя для Т. эффективные теплоизоляционные материалы, можно существенно уменьшить толщину и снизить массу и таким образом сократить расход основных стройматериалов (кирпича, цемента, стали и др.) и увеличить допустимые размеры сборных элементов.
В тепловых промышленных установках (промышленных печах, котлах, автоклавах и т. п.) Т. обеспечивает значительную экономию топлива, способствует увеличению мощности тепловых агрегатов и повышению их кпд, интенсификации технологических процессов, снижению расхода основных материалов. Экономическую эффективность Т. в промышленности часто оценивают коэффициентом сбережения тепла h= ( Q 1- Q 2) /Q 1(где Q 1- потери тепла установкой без Т., а Q 2- c Т.). Т. промышленных установок, работающих при высоких температурах, способствует также созданию нормальных санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала в и предотвращению производственного травматизма. Большое значение имеет Т. в холодильной технике, так как охлаждение холодильных агрегатов и машин связано со значительными энергозатратами.
Т. - необходимый элемент конструкции транспортных средств (судов, ж.-д. вагонов и др.), в которых роль Т. определяется их назначением: для средств пассажирского транспорта - требованием поддержания комфортных микроклиматических условий в салонах; для грузового (например, судов, вагонов-рефрижераторов и грузовых автомобилей для перевозки скоропортящихся продуктов) - обеспечения заданной температуры при минимальных энергетических затратах. К эффективности Т. на транспорте предъявляются повышенные требования в связи с ограничениями массы и объёма ограждающих конструкций транспортных средств. См. также , .
Лит.:Каммерер И. С., Теплоизоляция в промышленности и строительстве, пер. с нем., М., 1965.
Ю. П. Горлов, К. Н. Попов.
Теплокровные животные
Теплокро'вные живо'тные,то же, что .
Теплолечение
Теплолече'ние,термотерапия, совокупность физиотерапевтических методов, использующих тепло естественных и искусственных источников. В домашних условиях применяют водяные и электрические грелки, припарки и согревающие компрессы, нагретый песок и т. д. В лечебных учреждениях Т. осуществляют с помощью электрических ламп накаливания - Минина, инфракрасных лучей (см. ) ;грязей (см. ) ,парафина (см. ) ,озокерита; для усиленного теплообразования в тканях тела используют индуктотермию, высокочастотные электрические поля и микроволны (см. ) .При применении естественных теплоносителей, кроме температурного действия (за счёт большой теплоёмкости, малой теплопроводности и отсутствия конвекции), проявляется их химическое (за счёт наличия неорганических и органических кислот в лечебной грязи, биологически активных веществ в грязи и озокерите, минеральных масел в парафине) и механическое (например, компрессионный эффект аппликации парафина) действие.
Механизм влияния Т. сложен; он складывается из местных (очаговых) и общих реакций. Первые проявляются главным образом в улучшении крово- и лимфообращения и нервнотрофических процессов (см. ) ,что обусловливает противовоспалительный, обезболивающий и рассасывающий эффект. Общие реакции связаны с рефлекторно-гуморальными влияниями на нервную, сердечно-сосудистую, эндокринную, иммунокомпетентную и другие системы организма, обеспечивающие его саморегуляцию. Оптимальная реакция возникает в тех случаях, когда нет чрезмерной тепловой нагрузки на организм и когда вызванные Т. изменения на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях ещё не перекрываются последствиями процесса нагрева тканей.
Т. применяют при некоторых заболеваниях опорно-двигательного аппарата, периферической нервной системы, уха, горла и носа, мочеполовой системы, при травмах, спаечном процессе в брюшной полости и малом тазу и др. Т. противопоказано при злокачественных и доброкачественных опухолях, активных формах туберкулёза, болезнях крови, заболеваниях сердечно-сосудистой системы с декомпенсацией кровообращения, острых воспалительных процессах и др.
Лит.:Олефиренко В. Т., Водотеплолечение, М., 1970; Redford J. В., Physical medicine, principles of thermotherapy, «Northwest medicine», 1960, v. 59, p. 919-24; Fizykoterapia ogolna i kliniczna, pod red. J. Jankowiaka, 2 wyd., Warsz., 1968.
В. М. Стругацкий.
В ветеринарии Т. (в виде компресса, припарки, душа, ванны, электрогрелки, светолечения, грязелечения, диатермии и др. методов) применяют при коликах, пневмонии, мастите, хирургических болезнях (ушиб, растяжение сухожилий и связок и др.).
Теплолюбивые растения
Теплолюби'вые расте'ния,растения, на которые губительно действуют низкие положительные температуры (ниже 6 °С). К Т. р. относятся выходцы из тёплых и жарких стран, в том числе культурные растения - рис, огурец, хлопчатник и др. Степень повреждения Т. р. при воздействии низкой положительной температуры зависит как от условий их произрастания (влажность воздуха, освещённость и пр.), так и от видовых особенностей, возраста и физиологического состояния растений. Повреждения растений под действием низкой положит. Температуры обнаруживаются не сразу (нередко уже после прекращения охлаждения). Гибель растений объясняется необратимым нарушением обмена веществ.
Теплоносители
Теплоноси'тели,движущаяся среда, применяемая для передачи теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Т. служат для охлаждения, сушки, термической обработки и т. п. процессов в системах теплоснабжения, отопления, вентиляции, в технологических тепловых и др. устройствах (см. ) .Наиболее распространённые Т.: топочные (дымовые) газы, вода, водяной пар, (калий, натрий, ртуть), фреоны, аэровзвеси сыпучих материалов и т. д. Т. могут в процессе передачи теплоты изменять своё агрегатное состояние (кипящие жидкости, конденсирующиеся пары) или сохранять его неизменным (некипящие жидкости, перегретые пары, неконденсирующиеся газы). В первом случае температура Т. остаётся неизменной, так как передаётся лишь ;во втором случае температура Т. изменяется (понижается или повышается). Особые требования предъявляются к Т. в ядерных реакторах.
Лит.:Чечеткин А. В.. Высокотемпературные теплоносители, 3 изд., М.. 1971.
Теплоноситель
Теплоноси'тельв ядерном реакторе, жидкое или газообразное вещество, пропускаемое через реактора и выносящее из неё тепло, выделяющееся в результате реакции деления ядер. В энергетических реакторах Т. из реактора поступает в парогенератор, в котором вырабатывается пар, приводящий в действие турбины (в ряде случаев сам Т. - пароводяной или газовый - может служить рабочим телом турбинного цикла). В исследовательских (например, материаловедческих) и специальных реакторах (например, в реакторах для накопления радиоактивных изотопов) Т. осуществляет лишь сток тепла, выносимого из активной зоны. К Т. предъявляют след. требования: слабое поглощение нейтронов в Т. (в ) либо слабое замедление их (в ) ;химическая стойкость Т. в условиях интенсивного радиационного облучения; низкая коррозионная активность по отношению к конструкционным материалам, с которыми Т. находится в контакте; высокий коэффициент теплопередачи; большая удельная теплоёмкость; низкое рабочее давление при высоких температурах. В тепловых реакторах в качестве Т. используют воду (обычную и тяжёлую), водяной пар, органической жидкости, двуокись углерода; в быстрых реакторах - жидкие металлы (преимущественно натрий), а также газы (например, водяной пар, гелий). Часто Т. служит жидкость, являющаяся одновременно и замедлителем.
Лит.см. при ст. .
С. А. Скворцов.
Теплообмен
Теплообме'н,самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве, обусловленный неоднородным полем температуры. В общем случае перенос теплоты может также вызываться неоднородностью полей других физически величин, например разностью концентраций (диффузионный термоэффект). Различают 3 вида Т.: , и (на практике Т. обычно осуществляется всеми 3 видами сразу). Т. определяет или сопровождает многие процессы в природе (например, ход эволюции звёзд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и т. д.). в технике и в быту. Во многих случаях, например при исследовании процессов сушки, испарительного охлаждения, диффузии, Т. рассматривается совместно с .Т. между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними называется .
Лит.:см. при статьях об отдельных видах теплообмена.
Теплообмен в атмосфере
Теплообме'н в атмосфе'ре,обмен теплотой, происходящий в атмосфере в горизонтальном и в вертикальном направлениях. Поток тепла направлен от более нагретых областей к менее нагретым, а его интенсивность тем больше, чем больше разность температур. В общем в температура убывает от экватора к полюсам, а на каждой данной широте понижается с возрастанием высоты. Вследствие междуширотного теплообмена атмосфера в тропических и субтропических широтах (в Северном полушарии до 40°) теряет тепло, а в более высоких широтах - получает его. Кроме того, теплообмен происходит также и в направлении широт вследствие неоднородности тепловых свойств (например, суши и моря). При вертикальном Т. в а. поток тепла направлен главным образом вверх от земной поверхности.
Перенос тепла в атмосфере осуществляется: (включая адвекцию), то есть горизонтальным и вертикальным переносом воздуха; лучистым теплообменом, теплообменом, обусловленным испарением воды и конденсацией водяного пара, и в незначительной степени молекулярной теплопроводностью. Горизонтальный конвективный (адвективный) теплообмен между южным и северным широтами осуществляется меридиональным переносом воздушных масс и составляет около 1019 кал/сут.Конвективный теплообмен в вертикальном направлении вызывается как упорядоченными вертикальными перемещениями воздуха в областях и ,так и турбулентностью (см. ) .В среднем для Северного полушария вертикальный поток тепла составляет около 50 кал/смЧсут.Лучистый теплообмен происходит вследствие поглощения и излучения длинноволновой радиации водяным паром, пылью, углекислым газом, облаками и др. газами и аэрозолями атмосферы. В результате лучистого теплообмена в конечном счёте происходит теплоотдача из атмосферы в мировое пространство; количество отдаваемого тепла составляет в среднем 400 кал/смЧсут.Потеря тепла в мировое пространство, в общем, уменьшается от низких широт к высоким. Теплообмен, вызванный процессами испарения и конденсации, приводит к переносу тепла с земной поверхности в атмосферу в среднем в количестве около 120 кал/смЧсут.Наибольшее количество тепла этим путём переносится в низких широтах. В связи с существованием годовых и суточных изменений температуры и суточных колебаний скорости ветра наблюдается годовой и суточный ход интенсивности Т.
Лит.:Пальмен Э., Ньютон Ч., Циркуляционные системы атмосферы, пер. с англ., Л., 1973; Хргиан А. Х., Физика атмосферы, Л., 1969; Кондратьев К. Я., Лучистый теплообмен в атмосфере, Л., 1956.
Теплообмен в море
Теплообме'н в мо'ре,обмен теплотой между поверхностью моря и атмосферой (внешний теплообмен) и между поверхностью и нижележащими слоями, а также между отдельными районами морей и океанов (внутренний теплообмен). Во внешний Т. в м. вносят свой вклад радиационный, турбулентный и конвективный теплообмен, процессы испарения и конденсации водяных паров над морем. Внутренний Т. в м. осуществляется турбулентным и конвективным перемешиванием и вертикальными и горизонтальными течениями. В период осенне-зимнего охлаждения поверхности моря поток теплоты направлен в основном снизу вверх, а в период весенне-летнего нагревания - сверху вниз. В горизонтальном теплообмене между отдельными районами моря главную роль играют горизонтальные течения. См. также .
Теплообмен в почве
Теплообме'н в по'чве. процесс обмена теплом между поверхностью почвы и её глубинными слоями. Тесно связан с ,обусловленной разностью температур различных почвенных слоев, и почвы. Поток тепла направлен от более нагретых слоев к менее нагретым: летом - в глубь почвы, зимой - к её поверхности. На Т. в п. существенно влияют снежный покров, растительность, рельеф (например, глубокий снежный покров из-за своей малой теплопроводности значительно уменьшает потери тепла почвой). Скорость теплообмена существенно зависит от влажности почвы. В сухой почве поры заполнены воздухом (обладает низкой теплопроводностью) и тепло передаётся через точки соприкосновения почвенных частиц между собой: процессы теплообмена протекают медленно. С увеличением влажности теплопроводность почвы увеличивается и скорость теплообмена повышается. Изменения теплообмена наблюдаются и в течение суток: днём поток тепла направлен в глубь почвы, ночью - к поверхности. В годовом теплообмене участвуют слои земли до 10-20 м,в суточном - до 100 см.
Знание Т. в п., а также теплообмена между почвой и атмосферой имеет большое значение для разработки мероприятий (тепловых мелиорации), позволяющих регулировать температуру почвы, бороться с заморозками, засухой и суховеями. См. также .
Лит.:Нерпин С. В.. Чудновский А. Ф.. Физика почвы, М.. 1967; Чудновский А. Ф.. Теплофизика почв, М., 1976.
А. Ф. Чудновский.
Теплообменник
Теплообме'нник,теплообменный аппарат, устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твёрдого тела. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому - один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов, например получение пара в Т.- основано на теплообмене между продуктами сгорания органического топлива и водой. По принципу действия Т. подразделяют на , и смесительные Т.; существуют также Т., в которых нагрев (охлаждение) теплоносителя осуществляется за счёт «внутреннего» источника теплоты (холода). Рекуперативные Т. - аппараты, в которых 2 движущихся теплоносителя с различной температурой разделены твёрдой стенкой. Теплообмен происходит путём в теплоносителях и стенки (см. ) ,а также ,если хотя бы одним из теплоносителей является излучающий газ. К рекуператорам относятся парогенераторы, подогреватели, выпарные аппараты и т. д. На рис. даны некоторые конструкции рекуперативных Т. В регенеративных Т. одна и та же поверхность нагрева периодически омывается то горячим, то холодным теплоносителем, то есть сперва поверхность отбирает теплоту и нагревается, а затем отдаёт теплоту и охлаждается. Типичный пример регенераторов - воздухонагреватели доменных печей (см. ) .Так как в рекуперативных и регенеративных Т. теплообмен осуществляется на поверхности твёрдого тела, их называют поверхностными. В смесительных Т. теплообмен идёт при непосредственном соприкосновении теплоносителей. Т. такого типа - ,в которых вода охлаждается атмосферным воздухом. В Т. с внутренним источником теплоты (холода) используется только один теплоноситель. К подобным Т. относятся ,электронагреватели и т. д.
Тепловой расчёт Т. сводится к совместному решению уравнений и .Различают проектные расчёты, необходимые для определения поверхности теплообмена и выполняемые при конструировании новых Т., и поверочные расчёты Т., цель которых определить количество переданной теплоты и конечные температуры теплоносителей при известной поверхности теплообменника. Т. широко применяются в теплоэнергетике (