- •Оглавление
- •Введение
- •Теплопроводность.
- •Основной закон теплопроводности.
- •1.2 Дифференциальное уравнение теплопроводности и условия однозначности.
- •1.2.1 Дифференциальное уравнение.
- •1.2.2 Условия однозначности.
- •1.3 Теплопроводность при стационарном режиме.
- •1.3.1.Теплопроводность плоской однослойной стенки.
- •1.3.2. Теплопроводность многослойной стенки.
- •1.4 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •1.4.1 Теплопроводность однослойной цилиндрической стенки.
- •1.4.2 Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки.
- •1.5. Теплопроводность тел неправильной формы.
- •1.6. Нестационарная теплопроводность.
- •1.6.1 Общие положения. Описание процесса.
- •1.6.2 Решение задач нестационарной теплопроводности.
- •1.6.3. Охлаждение тел конечных размеров.
- •1.6.4 Зависимость процесса охлаждения от формы и размеров тела.
- •2. Теплопередача при стационарных условиях и граничных условиях 3 рода.
- •2.1 Теплопередача через плоскую стенку.
- •2.1.1 Теплопередача через однослойную стенку.
- •2.1.2 Теплопередача через многослойную стенку.
- •2.2 Теплопередача через цилиндрическую стенку при граничных условиях 3-го рода.
- •2.2.1 Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку.
- •2.2.2 Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку.
- •2.2.3 Теплопередача через шаровую стенку.
- •2.3. Интенсификация теплопередачи.
- •2.4. Критический диаметр изоляции.
- •3. Конвективный теплообмен.
- •3.1Основные понятия и определения.
- •3.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.
- •3.3.Основы теории подобия.
- •Условия подобия физических процессов.
- •3.4. Теплоотдача при вынужденном продольным омывании плоской поверхности
- •3.4.1. Расчет теплоотдачи при ламинарном гидродинамическом пограничном слое.
- •3.4.2. Зависимость теплоотдачи от изменения температуры по ее длине.
- •3.4.3. Влияние на теплоотдачу необогреваемого начального участка
- •3.4.4. Теплоотдача при турбулентном пограничном слое
- •3.5. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах
- •3.5.1. Теплоотдача при ламинарном режиме движения жидкости.
- •3.5.2. Теплоотдача при турбулентном режиме движения жидкости в трубах.
- •3.5.3. Теплоотдача при переходном режиме
- •3.5.4. Теплоотдача в трубах некруглого поперечного сечения.
- •3.5.5 Теплоотдача в изогнутых трубах
- •3.5.6. Теплоотдача в шероховатых трубах
- •3.6 Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб и пучков труб.
- •3.61.Теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы.
- •3.6.2 Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб.
- •4. Теплоотдача при свободном движении жидкости.
- •4.1 Свободный теплообмен в неограниченном пространстве около верикальной плиты или трубы.
- •4.2 Теплоотдача при свободном движении около горизонтальной трубы.
- •4.3 Движение жидкости около нагретых горизонтальных плоских стенок.
- •4.4 Теплоотдача при свободном движении жидкости в ограниченном пространстве.
- •2)Если ширина щели мала, внутри щели возникают циркуляционные контуры.
- •5.Теплообмен при кипении жидкости
- •5.1.Основные представления о процессе кипения
- •Режимы кипения
- •Минимальный радиус пузырька
- •Отрывной диаметр пузырька
- •Кривая кипения
- •Влияние некоторых факторов на интенсивность теплоотдачи при кипении
- •5.2Кризисы кипения
- •Первый кризис кипения
- •Второй кризис кипения
- •5.3.Пузырьковое кипение
- •5.3.1.Пузырьковое кипение жидкости в неограниченном объеме
- •5.3.2.Расчет теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости в неограниченном объеме
- •5.3.3Пузырьковое кипение в условиях вынужденного движения в трубах.
- •Структура двухфазного потока
- •Вертикальные трубы
- •Горизонтальные и наклонные трубы
- •Структура потока при кипении жидкости внутри горизонтальной трубы.
- •Изменение избыточной температуры стенки по периметру при кипении жидкости внутри горизонтальной трубы.
- •5.3.4.Зависимость теплоотдачи от параметра х. Кризис кипения второго рода
- •5.3.5.Расчет теплоотдачи при кипении в трубах
- •5.4. Пленочное кипение жидкости
- •5.4.1. Теплоотдача при ламинарном движении паровой пленки
- •5.4.2.Теплоотдача при турбулентном движении паровой пленки
- •6. Излучение.
- •6.1. Основные законы теплового излучения
- •6.1.1. Виды лучистых потоков
- •6.1.2. Законы теплового излучения твердого тела. Закон Планка
- •Закон смещения Вина
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Закон Кирхгофа
- •Закон Ламберта
- •6.2 Теплообмен излучением в системе произвольно расположенных тел
- •Частные случаи
- •6.2.1.Теплообмен излучением при наличии экранов
- •6.3 Излучение газов
- •Отличие излучения газа от излучения твердых тел
- •6.3.1 Теплообмен в поглощающих и излучающих средах
- •Оптическая толщина среды и режимы излучения
- •6.3.2 Излучение паров и газов
- •Основные полосы спектров поглощения и.
- •7. Тепловой расчет теплообменных аппаратов
- •7.1 Основные положения и уравнения теплового расчета
- •Уравнение теплового баланса
- •Уравнение теплопередачи
- •7.2 Вычисление средней разности температур
Введение
Курс « тепломассообмена» является одной из базовых дисциплин при обучение студентов специализирующихся в области теплотехники. Этот курс знакомит с основными физическими законами тепло - и массопереноса и их применением к практическим инженерным задачам, с методами исследования процессов тепломассообмена.
Учение о теплообмене – это учение о процессах распространения теплоты в твёрдых, жидких и газообразных телах. Процессы теплообмена по своей природе очень многообразны, сложны и обычно развиваются в виде целого комплекса разнородных явлений. Перенос теплоты может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Эти формы теплообмена характеризуют различными законами.
Теплопроводность представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах (или между ними). Характерна в основном для твердых тел. В жидкостях и газах доля теплопроводности мала. При теплопроводности теплота передается при непосредственном соприкосновении частиц тела и самих тел. При нагревании тела увеличивается кинетическая энергия частиц. Эта кинетическая энергия передается рядом расположенным частицам, охватывая все большие области. Например, если нагревать один конец металлического стержня, то через некоторое время температура другого конца также повысится. Перенос теплоты теплопроводностью зависит от физических свойств тела, от его геометрических размеров и от разности температур между частями тела. Теплопроводность в чистом виде имеет место в твёрдых телах.
Тепловые процессы развиваются в неоднородной среде, свойства которой изменяются по объёму и с температурой, поэтому при изучении процесса теплопроводности встречаются некоторые трудности.
Конвекция – осуществляется при перемещении и перемешивании нагретых и холодных сред. Происходит только в текучих средах. Конвективный перенос теплоты тем интенсивнее, чем больше скорость движения, т. е. за единицу времени перемещается большее количество частиц тела. Перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды. Перенос теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, т.к. при этом осуществляется непосредственный контакт частиц с различной температурой. Совместный процесс переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом.
Если движение рабочего тела вызвано искусственно (например, с помощью наноса или вентилятора), то конвективный теплообмен является вынужденным.
Если движение рабочего тела возникает под влиянием разности плотностей отдельных частей жидкости от нагревания, то теплообмен является свободным или естественным конвективным теплообменом.
Тепловое излучение - это процесс, который происходит между двумя телами, разделенными пропускающей излучение средой, в три стадии:
- превращение части внутренней энергии нагретого тела в тепловую энергию электромагнитных волн.
- распространение электромагнитных волн в пространстве.
-поглощение энергии излучения другим телом.
Совокупность всех трёх видов переноса теплоты называется сложным теплообменом. Изучение закономерностей сложного теплообмена – трудная задача. Поэтому каждый вид теплообмена изучают отдельно, а затем ведут расчёты, относящиеся к сложному теплообмену.
В технике и быту часто происходят процессы теплообмена между различными жидкостями, разделёнными тонкой стенкой. Процесс передачи теплоты от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку называется теплопередачей.
Процессы теплообмена могут происходить в различных средах, чистых веществах и смесях, при изменении и без изменения агрегатного состояния рабочих сред и т. д. В зависимости от этого теплообмен протекает по-особому и описывается различными уравнениями.
При теоретическом исследовании теплообмена рассматриваемые газы, жидкости и твёрдые тела считаются сплошной средой. Различают однородные и неоднородные сплошные среды.
Однородные - физические свойства в различных точках одинаковы при одинаковых температурах и давлении.
Неоднородные - физические свойства различны.
Изучение как простых, так и сложных процессов переноса теплоты и является задачей курса «Тепломассообмен».