- •1.Способы распространения теплоты в пространстве.
- •1. Основные понятия и определения теплообмена. Способы теплообмена. Количественные характеристики переноса теплоты.
- •1. Теплофизические характеристики ограждающих конструкций. Тепловосприятие пола. Теплоустойчивость помещения.
- •2. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана).
- •2. Закон стефана-больцмана.
- •2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •1. Тепловая изоляция. Физический смысл теплопроводности λ
- •1. Основные положения теплопроводности при нестационарном режиме.
- •1. Физический смысл коэффициента теплообмена.
- •2. Критерии подобия нуссельта, пекле, прандтля, рейнольдса.
- •2 Гидродинамический, тепловой и диффузионный пограничные слои.
- •2 Дифференциальные уравнения конвективного массо- и теплообмена.
- •1. Масса и теплопередача.
- •1 Массоотдача. Закон массоотдачи (закон щукарева). Коэффициент массообмена. Числа подобия применяемые при расчете массоотдачи.
- •1 Вынужденное и свободное движение теплоносителя.
- •2 Теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты.
- •2 Лучистый теплообмен. Основные понятия и определения.
- •2 Конденсация. Коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации.
- •1 Теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки.
- •1 Методы изменения интенсивности лучистого теплообмена.
- •2 Критерии подобия фурье, грасгофа, рейнольдса, прандтля.
- •2 Лучистый теплообмен между телами.
- •2. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана).
- •1. Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •1 Основной закон теплопроводности (закон фурье).
- •1. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •2 Теплопередача через сферическую стенку.
- •2 Лучистый теплообмен в помещениях.
- •2 Конденсация. Коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации.
- •1 Факторы, влияющие на процесс теплоотдачи.
- •1 Лучистый теплообмен. Основные понятия и определения.
- •1 Теплопроводность при нестационарном режиме. Общие положения.
- •2 Массоперенос. Закон фика. Коэффициент диффузии d.
- •2 Теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки.
- •2 Теплопередача через плоскую стенку. Коэффициент теплопередачи.
- •1 Конвективный теплообмен. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана). Гидродинамический, тепловой и диффузионный пограничный слои.
- •1 Теплопередача. Теплопередача через однослойную и многослойную и цилиндрические стенки. Коэффициент теплопередачи.
- •1 Лучистый теплообмен. Закон планка.
- •2 Уравнение переноса энергии. Уравнение фурье-кирхгофа.
- •2 Лучистый теплообмен. Закон кирхгофа.
- •2 Нагревание и охлаждение плоской стенки.
- •1 Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.
- •1 Вынужденная конвекция.
- •1 Теплоотдача при конденсации пара. Формулы нуссельта.
- •2 Теплофизические характеристики ограждающих конструкций. Тепловосприятие пола. Теплоустойчивость помещения.
- •2 Теплоотдача при изменении агрегатного состояния жидкости.
- •2 Теплопроводность при нестационарном режиме. Общие положения.
- •1 Тепловое излучение. Основные понятия и определения.
- •1 Диффузия. Основной закон диффузии. Дифференциальное уравнение диффузии.
- •1 Лучистый теплообмен между телами и методы изменения его интенсивности.
- •2 Конденсация. Коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации.
- •2 Теплопередача через сферическую стенку.
- •2 Расчет тепловых потерь отапливаемых помещений.
- •1 Теплопроводность. Основные понятия и определения
- •2 Конвективный теплообмен. Факторы, влияющие на процесс теплоотдачи
- •Расчетные формулы
- •2 Теплопередача через цилиндрическую стенку.
1 Конвективный теплообмен. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана). Гидродинамический, тепловой и диффузионный пограничный слои.
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
В промышленности и сельскохозяйственном производстве широко применяются различные теплообменные устройства, предназначенные для передачи теплоты от одной среды к другой (обогрев зданий и сооружений с помощью отопительных приборов, нагрев молока при его пастеризации, нагрев воды и генерация пара в котельных установках, нагрев воздуха в калориферах и отопительно-вентиляциоиных агрегатах и т. д.). В этих устройствах, как правило, происходит теплообмен между движущимися средами через поверхность раздела фаз или разделяющую их стенку. Движущаяся среда, используемая для переноса теплоты, называется теплоносителем. Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью раздела с другой средой — твердым телом (например, стенкой), жидкостью или газом -называется теплоотдачей. Поверхность раздела, через которую происходит перенос теплоты, носит название поверхности теплообмена или теплоотдающей поверхности.
Интенсивность теплоотдачи в большинстве случаев зависит от скорости движения теплоносителя относительно поверхности теплообмена. Движение теплоносителя может быть свободным или вынужденным. Под свободным движением или свободной конвекцией, понимают движение жидкости в системе под действием неоднородного поля внешних массовых сил (сил гравитационного, магнитного, электрического или инерционного поля), приложенных к частицам жидкости внутри системы. Вынужденное движение или вынужденная конвекция происходит под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или однородного поля массовых сил. приложенных к жидкости внутри системы, или за счет запаса (кинетической энергии, сообщенной жидкости вне системы.
Свободная конвекция жидкости* на практике часто происходит за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц жидкости, находящихся в поле гравитационных сил {гравитационная свободная конвекция), а вынужденная конвекция — в результате действия насоса или вентилятора.
ЗАКОН ТЕПЛООТДАЧИ (ЗАКОН НЬЮТОНА-РИХМАНА).
Для количественного описания теплоотдачи широко используется закон теплоотдачи, согласно которому плотность теплового потока, переносимого путем конвекции от поверхности теплообмена в среду (или, наоборот, из среды к поверхности теплообмена), пропорциональна разности температур поверхности теплообмена** (tc) и среды, (tж), взятой по абсолютной величине:
где q — плотность теплового потока, Вт/м2.
Коэффициент пропорциональности а в уравнении (10.1), имеющий размерность Вт/(м2-К), называется коэффициентом теплообмена***. Коэффициент теплообмена характеризует интенсивность теплоотдачи между поверхностью теплообмена и теплоносителем. Он равен плотности теплового потока1 (у поверхности теплообмена), отнесенной к температурному напору Дперепаду) между средой и поверхностью.
* В теплотехнике жидкостью обычно называют как собственно капельную жидкость, так и газ.
** Поверхности стенки. *** Широко используется также термин «коэффициент теплоотдачи»,
Различают местный (локальный) коэффициент теплообмена, который относится к рассматриваемой точке поверхности теплообмена, и средний коэффициент теплообмена а, равный всему тепловому потоку Ф (Вт) через поверхность теплообмена А (м2). деленному на средний температурный напор Δtср и площадь поверхности теплообмена:
Коэффициент теплообмена — важный теплофизический параметр, необходимый для расчета теплообмен'ного аппарата. В общем случае он зависит от физических свойств жидкости, конфигурации и размеров поверхности теплообмена и от условий обтекания ее жидкостью. Коэффициент теплообмена — это расчетная величина, находимая обычно из уравнений, полученных экспериментально.
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ, ТЕПЛОВОЙ И ДИФФУЗИОННЫЙ ПОГРАНИЧНЫЕ СЛОИ.
Интенсивность теплоотдачи зависит от характера движения жидкости относительно поверхности теплообмена, которое может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарным называют такое движение, при котором возможно существование стационарных траекторий ее частиц. При ламинарном режиме течения частицы жидкости движутся, не перемешиваясь друг с другом, параллельно стенкам канала и траекториям других частиц. Турбулентным называют движение с хаотично изменяющимися во времени траекториями частиц. При этом в потоке возникают нерегулярные пульсации скорости, давления и других параметров, приводящие к интенсивному перемешиванию частиц жидкости между собой.
Движение жидкости (ламинарное или турбулентное) относительно неподвижной стенки вблизи нее затормаживается вследствие трения о стенку. Чем меньше расстояние от поверхности стенки до рассматриваемого слоя жидкости, тем меньше его скорость. Исчезающий тонкий слой жидкости, непосредственно примыкающий к стенке, обычно считают неподвижным (условие прилипания). Область течения вязкой жидкости, характеризующаяся малой (по сравнению с продольными размерами области) толщиной и большим поперечным градиентом скорости, вызывающим поперечный перенос количества движения, называется гидродинамическим пограничным слоем.
В турбулентном пограничном слое непосредственно у стенки наблюдается тонкий слой жидкости с ламинарным ее движением — так называемый вязкий или ламинарный подслой.
Под толщиной пограничного слоя — гидродинамического или теплового — понимают условную величину, определяемую как расстояние по нормали от стенки, на котором, соответственно продольная составляющая скорости или температура, с заданной точностью достигают своего предельного значения вдали от стенки, т. е в ядре потока.
БИЛЕТ – 21