- •1. Основные определения и понятия термодинамики
- •2. Параметры состояния и уравнения состояния.
- •3.Термодинамическая и потенциальные работы, координаты p-V
- •4. Теплоемкость. Определение теплоемкости веществ.
- •5. Математическое выражение 1го начала термодинамики
- •6.Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела
- •7. Аналитическое выражение первого начала термодинамики
- •8. Первое начало термодинамики для идеального газа.
- •9. Принцип существования энтропии идеального газа.
- •10. Процессы изменения состояния (изобара, изохора, изотерма и адибата)
- •11. Политропа с постоянным показателем.
- •12. Работа в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)
- •13. Теплообмен в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)
- •14. Процессы изменения состояния идеальных газов.
- •15. Работа и теплообмен в политропных процессах идеальных газов.
- •16. Круговые процессы. Кпд и холодильный коэффициент.
- •17. Обратимый цикл Карно.
- •18. Математическое выражение второго начала термостатики. Основные следствия.
- •19. Математическое выражение второго начала термодинамики. Основные следствия.
- •20. Смеси жидкостей, паров и газов, расчет характеристик смеси веществ. Схемы смещения.
- •21. Истечение жидкостей и газов. Основные расчётные соотношения.
- •22.Особенности истечения сжимаемой жидкости. Кризис истечения. Режимы истечения.
- •23.Переход через критическую скорость (сопло Лаваля).
- •24. Особенности истечения через каналы переменного сечения, сопло и диффузор.
- •25. Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона. Основные понятия
- •26. Процессы парообразования, определение параметров насушенного пара, диаграмма h-s.
- •27. Термодинамические циклы и кпд гту.
- •28.Термодинамические циклы и кпд поршневых двс.
- •29. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •30. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности
- •31. Теплопроводность через однослойные стенки (плоские, цилиндрические).
- •32 Теплопроводность через многослойные стенки (плоские, цилиндрические)
- •33.Теплоотдача. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Критериальные уравнения.
- •34. Теплообмен излучением. Основные законы.
- •35. Теплообмен излучением между телами.
- •36. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопроводности.
- •37. Теплопередача через плоскую однослойную и многослойную плоскую стенку
- •38. Теплопередача через криволинейные однослойные и многослойные стенки.
- •39.40. Оптимизация процессов теплопередачи. Способы интенсификации теплопередачи.
- •41,43. Теплопередача при переменных температурах. Средняя разность температур.
- •44. Расчет теплообменный аппаратов первого рода.
- •45. Расчет теплообменный аппаратов второго рода.
- •46. Паросиловые установки, цикл Ренкина, методы повышения кпд.
- •48. Воздушные холодильные машины.
- •49. Рабочий процесс двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
- •50. Индикаторные и эффективные характеристики двигателей внутреннего сгорания
- •51. Рабочий процесс и характеристики гту.
29. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
Теплопроводность представляет собой форму передачи теплоты путем непосредственного соприкосновения отдельных частиц тела, имеющих различную температуру. При этом процесс теплообмена происходит вследствие передачи энергии микродвижения одних элементарных частиц другим.
Согласно гипотезе Фурье, количество теплоты проходящей через элемент изотермической поверхности за промежуток времени , пропорционально температурному градиенту , где–коэффициент теплопроводности, – элементарная площадь поверхности, м2; – время передачи теплоты,
Количество теплоты, проходящее в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности , называетсяплотностью теплового потока.
Количества теплоты , проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность, называетсятепловым потоком (Дж/с =Вт):
Величина теплового потока и плотность теплового потока являются векторами, за положительное направление которых принимают направление по нормали к изотермической поверхности в сторону уменьшения температуры.
Скалярная величина вектора плотности теплового потока будет равна: Скалярная величина векторатеплового потока будет равна:
Знак минус в правой части уравнений указывает на то, что тепловой поток и температурный градиент как векторы имеют противоположные направления.
Коэффициент теплопроводн. - тепловой поток, передаваемый через единичную поверхность при единичном значении температурного градиента
Для каждого тела имеет свое численное значение и, зависит от природы, пористости, влажности, давления, температуры и других параметров. Численное значение определяется опытным путем (в справочных таблицах). При выводе уравнения принято, чтоне зависит от температуры. Как показывают опыты, для многих материалов, зависимость коэффициента теплопроводности от температуры можно принять линейной во всем рассматриваемом интервале т-р:
где – коэффициент теплопроводности при температуре(0°C); b – постоянная, характеризующая приращение (уменьшение) материала при повышении его температуры на1°C.
Наихудшие - газы. Коэффициент теплопроводности газов возрастает с увеличением температуры и изменяется в пределах 0,005 – 0,5 Вт/(м·°C).
Наилучшими проводниками теплоты являются металлы, у которых Вт/(м·°C). У большей части металлов с возрастанием температуры он уменьшается.
30. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности
Распределение температуры в теле, описывается дифференциальным уравнением теплопроводности, которое при принятых допущениях, а именно: тело однородно и изотропно; физические параметры тела постоянны во времени и пространстве; температурные деформации рассматриваемого элементарного объема малы по сравнению с самим объемом; внутренние источники теплоты распределены в рассматриваемом объеме равномерно; макрочастицы тела неподвижны относительно друг друга; имеет следующий вид:
, где – время,сек; – коэффициент температуропроводности, характеризующий скорость изменения температуры в любой точке тела,;
–теплоемкость тела; – плотность тела;– объемная плотность тепловыделения,вm/м3; – температура;– оператор Лапласа.
Уравнение называется дифференциальным уравнением теплопроводности.
Чтобы получить конкретное решение уравнения для рассматриваемого случая, необходимо ввести полное математическое описание данного конкретного процесса теплопроводности. Эти частные особенности называются условиями однозначности или краевыми условиями, включающими:
I) Геометрические условия (форма, размеры тела);
II)Физические условия (физические свойства тела и его физические параметры);
III) Начальные условия (распределение температуры в теле в начальный момент времени);
IV) Граничные условия, определяющие взаимодействие тела с окружающей средой.
1. Граничные условия первого рода. Задается распределение температуры на поверхности тела, как функция координат и времени:
2. Граничные условия второго рода. Задается распределение плотности потока на поверхности тела, как функция координат и времени:
В частном случае, когда плотность теплового потока на поверхности тела остается постоянной, имеем .
3. Граничные условия третьего рода. Задается температура окружающей среды и закон теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой: если , где– коэффициент теплообмена, представляющий собой плотность теплового потока подведенного (отведенного) к единице поверхности тела при разности температур между поверхностью тела и окружающей среды 10С, вm/м2град.
4. Граничные условия четвертого рода. Отражают условия теплообмена системы тел имеющих различные коэффициенты теплопроводности. Между телами предполагается идеальный контакт. Тогда , где– коэффициент теплопроводности первого тела;– коэффициент теплопроводности второго тела.