Тема 3.6 Нестаціонарна теплопровідність
Метод регулярного теплового режиму. Теорема Кондратьєва. Використання методу при визначенні теплоінерційних властивостей термометрів.
Методичні вказівки
Методи регулярного теплового режиму поділяються на три роди. Методи регулярного режиму першого роду потребують постійності температури середовища в якому нагрівається або охолоджується зразок. До переваг регулярного теплового режиму відноситься його універсальність. Він дозволяє проводити експериментальне дослідження великої кількості різних фізичних величин: коефіцієнтів теплопровідності, питомої теплоємкості, теплового опору, коефіцієнтів тепловіддачі, коефіцієнтів форми різних тіл, коефіцієнтів випромінювання.
Усі методи регулярного режиму самоконтролюємі. Їх можна застосовувати до тіл з внутрішніми джерелами тепла, якщо регуляризація температурного поля відбувається швидко. Однак в регулярних теплових режимах трудно розширити методики на область високих температур. В теорії регулярного теплового режиму приймається, що коефіцієнтів тепловіддачі буде величиною постійною, якщо гідродинаміка потоку, в якому охолоджується тіло, незмінна, якщо, наприклад, швидкість потоку не змінюється. Взагалі в неявному запису закону Ньютона не міститься ніяких вказівок на те, чи залежить це від температури чи ні. Лише в двох випадках — при променевому теплообміні и при конвекції коефіцієнт тепловіддачі явно залежить від температури.
Основні закономірності регулярного теплового режиму були детально досліджені Г. М. Кондратьєвим , який розкрив основні зв'язки, які існують між теплом охолоджуючого тіла, з однієї сторони, і фізичними властивостями тіла, його формою, розмірами и умовами охолодження — з іншої. це дозволило розробити способи наближеного розрахунку нестаціонарних температурних полів; методи моделювання нестаціонарних процесів в складних об’єктах, дати оцінки нерівномірності температурних полів в різних умовах и т. д. На основі теорії регулярного режиму були запропоновані і отримали широке розповсюдження на практиці нові методи визначення теплофізичних властивостей речовин: термічних опорів, степені чорноти тіла, коефіцієнтів тепловіддачі. Перевагою таких методів є простота техніки експерименту, висока точність отриманих результатів и мала затрата часу на проведення дослідів.
Література
[3] с.190-202;[4] с.250-254.
Питання для самоконтролю:
1 Сутність методу регулярного теплового режиму.
2 Теорема Кондратьєва і її практичне застосування.
Тема 3.7 Теплообмінні апарати
Класифікація. Основні конструктивні типи апаратів. Середній температурний напір. Тепловий розрахунок теплообмінних апаратів.
Методичні вказівки
Приступаючи до вивчення даної теми, з'ясуєте області застосування теплообмінних апаратів і їхню класифікацію залежно від принципу дії (рекуперативні, що змішують, регенеративні).
При вивченні питань розрахунку теплообмінник апаратів треба звернути увагу на два рівняння - рівняння теплового балансу й рівняння теплопередачі.
Рівняння теплового балансу має вигляд:
Рівняння теплопередачі:
Вивчить величини, що входять у ці рівняння, методику визначення середнього температурного напору й коефіцієнта теплопередачі.
вивчення теми закріпити розбором прикладів 21.2, 22.3 в [1]с.3I4.
Література
[1]с.305-315;[2] с. 155-157;[3] c.85-92;[5] с.I65-I66.
Питання для самоконтролю:
1 Класифікація теплообмінних апаратів за принципом дії.
2 До чого зводиться тепловий розрахунок теплообмінник апаратів?
3 Які рівняння покладені в основу розрахунку теплообмінних апаратів?
4 Які переваги теплообмінників із протитоком перед теплообмінниками з паралельним током?
Після вивчення розділу 3 студент повинен знати: основні види теплообміну, закони Фур’є, Планка, Кірхгофа, Віна, Стефана – Больцмана, Ньютона – Ріхмана.
Уміти: експериментально визначити теплофізичні властивості речовин, інтенсивність тепловіддачі, проводити розрахунки тепловитрат, робити вибір теплоізоляції.
Знати: Закон Ньютона – Ріхтера. Основи теорії подібності.
Уміти: розраховувати тепловіддачу при різних умовах протікання рідини, тепловіддачу при вільній конвекції.
Знати: Закон Планка. Закон Віна. Закон Стефана – Больцмана. Закон Кірхгофа.
Уміти: Розраховувати величину теплообміну між тілами при променевому теплообміну.
Розділ 4 Основи теплотехніки