Температур соответствующих

Потери энергии выделяются в виде тепла и нагревают двигатель. Как только температура двигателя превысит температуру окружающей среды, начнется отдача тепла; теплоотдача будет тем больше, чем больше разность температур поверхности двигателя и среды. В конце концов температура двигателя, постепенно повышаясь, достигнет такого значения, при котором количество тепла, отдаваемого двигателем в окружающую среду, сделается равным количеству тепла, получаемого им в результате потерь энергии. Тогда дальнейший рост температуры двигателя прекратится и наступит установившееся тепловое состояние.

Потери энергии выделяются в виде теплоты и нагревают двигатель. Как только температура двигателя превысит температуру окружающей среды, начнется отдача теплоты; теплоотдача будет тем больше, чем больше разность температур поверхности двигателя и среды. В результате температура двигателя, постепенно повышаясь, достигнет такого значения, при котором количество теплоты, отдаваемой двигателем в окружающую среду, будет равным количеству теплоты, получаемой им в результате потерь энергии. Тогда дальнейший рост температуры двигателя прекратится и наступит установившееся тепловое состояние.

В качестве частного случая граничных условий третьего рода могут рассматриваться граничные условия первого рода. В самом деле, задание определенной температуры поверхности тела можно интерпретировать как задание температуры окружающей среды при бесконечно большом значении коэффициента теплоотдачи. В этом случае разность температур поверхности и среды равна нулю, т. е., проще говоря, поверхность приобретает температуру среды:

Для его описания используется эмпирический закон Ньютона — Рих-мана, согласно которому плотность теплового потока на поверхности тела пропорциональна разности температур поверхности и хладагента:

Решение этой системы дифференциальных уравнении зачастую вызывает большие трудностг. Поэтому при инженерных расчетах пользуются упрощенной зависимостью Ньютона, в соответствии с которой тепловой поток от поверхности твердого тела к окружающей среде (жидкости или газу) или, наоборот, от среды к поверхности тела пропорционален охлаждающей поверхности тела 5 (поверхности соприкосновения твердого тела со средой), разности температур поверхности Т и среды Т0, т. е.

При продолжительном режиме работы трансформатора все потери, выделяющиеся в обмотках в виде тепла, должны быть отведены в масло с открытой поверхности обмоток. При этом разность температур поверхности обмотки и масла будет тем больше, чем больше плотность теплового потока q на поверхности обмотки, т. е. потери, отнесенные к единице охлаждаемой поверхности.

На каждом из участков, проходимых тепловым потоком, возникает температурный перепад или разность температур тем большая, чем больше тепловой поток. На участках, имеющих протяженность, например внутри обмотки, это разность температур начальной и конечной точек участка — наиболее нагретой внутренней точки обметки и наружной поверхности обмотки. На участках, не имеющих протяженности, например на наружной поверхности обмотки, температурный перепад определяется разностью температур поверхности обмотки и омывающего ее масла. Изменение перепадов на различных участках с изменением потерь трансформатора определяется различными физическими законами.

Зависимость между перепадом температуры на поверхности, т. е. разностью температур поверхности обмотки и омывающего ее масла, и потерями энергии, возникающими в обмотке, определяется экспериментально и приближенно имеет вид:

где ©о.м — разность температур поверхности обмотки и

Для обычного- диапазона разности температур поверхности стенки бака и воздуха 6б.в=20-=-70°С

Коэффициент теплоотдачи конвекцией kK определяет количество теплоты, которая отдается в секунду с 1 м2 нагретой поверхности при разности температур поверхности и охлаждающей среды 1 К. Он зависит от многих факторов, главные из которых — скорость движения и теплоемкость охлаждающей среды, температура поверхности и среды, геометрические размеры нагретой поверхности.

Практический интерес представляет также большое снижение сопротивления некоторых металлов при низких температурах, но лежащих выше температур, соответствующих возникновению сверхпроводимости. Это явление получило название гиперпроводимости. Практически интересными гиперпроводниками являются: алюминий, имеющий при 20 К (температура жидкого водорода) удельное сопротивление 0,05 нОм-м, и бериллий, имеющий при температуре 77 К (температура жидкого азота) удельное сопротивление несколько ниже 1 нОм -м. Отметим здесь некоторые особенности изоляции оборудования, предназначенного для работы при сверхнизких (криогенных) температурах. Как известно из физики диэлектриков, при понижении температуры теоретически электроизоляционные свойства должны улучшаться. Практически может возникнуть их ухудшение, в частности уменьшение электрической прочности, за счет появления трещин и чрезмерно большой хрупкости. Считается, что при криогенных температурах только часть синтетических полимеров сохраняет известную гибкость. В частности, к их числу относятся: некоторые фторорганические, полиуретаны, полиимиды, полиэтилек-терефталат. Для работы в криогенных условиях пригодны целлюлозные волокнистые материалы, в том числе пропитанные ожиженными газами, например водородом, азотом.

В настоящее время ведутся конкретные работы по использованию явления сверхпроводимости и гиперпроводимости в различных видах электротехнического оборудования, а в отдельных случаях имеет место практическое применение. В частности, речь идет об электромагнитах, силовых кабелях и трансформаторах, а также о вращающихся машинах. Широкое промышленное использование этих разработок будет, .по-видимому, решаться с учетом экономики, поскольку достижение и поддержание соответствующих температур связано с большими затратами.

пазоне температур, соответствующих истощению примесей, когда концентрация основных носителей заряда остается практически неизменной, температурные изменения удельной проводимости обусловлены температурной зависимостью подвижности.

быть использовано для создания термисторов с большим отрицательным температурным коэффициентом сопротивления в диапазоне температур, соответствующих фазовому превращению.

Уровень Ферми в примесных полупроводниках. Выражения для уровня Ферми Ефп в и-полупроводнике или для уровня Ефр В jo-полупроводпике можно получить, решая совместно уравнения (9-62) и (9-50) или (9-63) и (9-52). При этом формулы получаются весьма громоздкими, по легко упрощаются для наиболее важных случаев. Так, для области низких температур, соответствующих частичной ионизации примесных атомов (?' <^ Tq), решения уравнений приводит к следующим соотношениям [22]:

В случае неравномерного распределения примесей диффузия носителей заряда приводит к нарушению электрической нейтральности отдельных областей полупроводника и появлению внутреннего электрического поля. Рассмотрим это на примере полупроводника n-типа с неравномерным распределением доноров. В интервале рабочих температур, соответствующих полной ионизации доноров (n = Ng), электроны также распределены неравномерно, что вызывает их диффузию, направленную в сторону области с меньшей концентрацией. В области с повышенной концентрацией доноров вследствие ухода части электронов появляется нескомпенсированный положительный объемный заряд ионов доноров, а в области с пониженной концентрацией доноров — отрицательный заряд электронов. Поэтому возникает внутреннее электрическое поле, препятствующее

Уровень Ферми в примесных полупроводниках. Выражения для уровня Ферми Ефп в и-полупроводнике или для уровня Ефр В jo-полупроводпике можно получить, решая совместно уравнения (9-62) и (9-50) или (9-63) и (9-52). При этом формулы получаются весьма громоздкими, по легко упрощаются для наиболее важных случаев. Так, для области низких температур, соответствующих частичной ионизации примесных атомов (?' <^ Tq), решения уравнений приводит к следующим соотношениям [22]:

Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температур, соответствующих расплавлению и обугливанию. Электрическая прочность при тепловом пробое язляется характеристикой не только материала, но и изделия из него, тогда как электрическая прочность при электрическом пробое служит характеристикой самого материала. Пробивное напряжение, обусловленное нагревом диэлектрика, связано с частотой напряжения, условиями охлаждения, температурой окружающей среды. Кроме того, «электротепловое» пробивное напряжение зависит от нагревостойкости материала; органические диэлектрики (например, полистирол) имеют более низкие значения «электротепловых» пробивных напряжений, чем неорганические (кварц, керамика), при прочих равных условиях вследствие их малой нагревостойкости.

При указанных температурах обеспечиваются технико-экономи-чески целесообразные сроки службы электрооборудования. В особых случаях (электрооборудование с весьма коротким сроком службы) возможно некоторое повышение рабочих температур соответствующих электроизоляционных материалов по сравнению с приведенными.

В схеме для быстрого сжатия и нагрева крошечной капли дейтерий-тритиевого топлива до колоссальных плотностей и температур, соответствующих зажиганию термоядерного горючего, используется мощное лезерное излучение или пучки заряженных частиц. Если топливная капля сжимается до больших плотностей, тогда горение развивается как стремительно, что выделение большого количества энергии синтеза происходит до того, как топливо успеет разлететься.

В ИВТ АН СССР Б. С. Петуховым с сотр. [3.16, 3.26, 3.27] выполнено исследование теплообмена при нагреве четырехокиси аз'ота в трубе в широком диапазоне изменения определяющих параметров: Г=320—870 °К, Гс=343—973 °К, Р = 3—45 бар, Re= (2,5—25) • 104. Таким образом, исследованиями охвачен диапазон температур, соответствующих первой и второй стадиям реакции диссоциации и промежуточной области. '