- •Теплотехника теплотехника
- •1.Основные понятия и определения
- •Вопросы тестов
- •2. Первый закон термодинамики
- •Вопросы тестов
- •3.Термодинамические процессы с идеальным газом.
- •Изохорный процесс.
- •Изобарный процесс.
- •Изотермический процесс.
- •Адиабатный процесс.
- •Политропный процесс.
- •Вопросы тестов
- •4. Второй закон термодинамики
- •Вопросы тестов
- •5.Влажный воздух
- •Вопросы тестов
- •6.Водяной пар
- •Процесс парообразования в hs -диаграмме
- •Вопросы тестов
- •Теплопередача
- •6.Теплопроводность
- •Вопросы тестов
- •7. Конвективный теплообмен
- •7.1. Продольное обтекание тонкой пластины.
- •7.2. Турбулентное течение теплоносителя внутри трубы.
- •Вопросы тестов
- •8. Теплообмен излучением
- •Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Вопросы тестов
- •9. Теплопередача
- •Вопросы тестов
- •10. Основы теплового расчета теплообменников
- •Вопросы тестов
Вопросы тестов
1.Максимально возможное влагосодержание воздуха вычисляется по ф-ле dmax=0,622
2.Процесс 1–2, показанный на Hd-диаграмме влажного воздуха, соответствует его охлаждению
6.Водяной пар
Насыщенный пар – пар при температуре, при которой скорость конденсации равна скорости испарения.
Если температура пара выше температуры насыщенного пара того же давления, то такой пар называется перегретым.
В момент испарения последней капли жидкости в ограниченном пространстве без изменения температуры и давления образуется сухой насыщенный пар.
Влажный пар - механическая смесь сухого пара и мельчайших капелек жидкости.
Степенью сухости х называется массовая доля сухого пара во влажном паре.
х = , где mсп - масса сухого пара; mж - масса жидкости.
Для кипящей жидкости при температуре насыщения х = 0, для сухого пара х = 1.
В Тs -диаграммеплощадь под кривой процесса равна количеству теплоты, подводимой к рабочему телу.
Процесс парообразования в hs -диаграмме
Диаграмму водяного пара можно разбить на 3 области:
1 - левее нижней пограничной кривой – жидкость;
2 - между нижней и верхней пограничной кривой - двухфазная область влажного насыщенного пара;
3 –правее верхней пограничной кривой и выше критической точки - перегретый пар.
Парообразование происходит при постоянной температуре, сухость пара возрастает от 0 до 1. Далее происходит перегрев пара.
Точка встречи пограничных кривых называется критической и обозначается буквой К. В этой точке отсутствует различие между жидким и газообразным состояниями вещества.
В области влажного пара изобары - прямые линии и совпадают с изотермами.
Изотермы по мере удаления от верхней пограничной кривой асимптотически приближаются к горизонтали. В области перегретoгo пара изохоры круче изобар.
Основное преимущество этой диаграммы состоит в том, что в hs -координатах величины тепловой энергии и энтальпия перегретого пара изображаются линейными отрезками, а не площадями, как в системе координат Ts.
Количество теплоты, подводимой к пару в изобарном процессе, равно разности ординат конечной и начальной точек процесса qp = h2 - h1.
Вопросы тестов
1.При представлении уравнения Ван – дер – Ваальса в виде многочлена по степеням удельного объемапоказатель степени m равен3.
2.Единственное состояние, в котором могут одновременно находиться в равновесии пар, вода и лед, называется тройной точкой.
3.Теплота парообразования в процессе 1 – 2, показанном на графике, равна r = .
7.Работа в процессе 1 – 2 расширения водяного пара, представленном на графике, равна
A= .
Теплопередача
Теплопередачей называется процесс переноса теплоты от более теплой среды к более холодной. Она включает три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и излучение.
6.Теплопроводность
Теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный разностью температур. Частицы более нагретой части тела имеют более высокую кинетическую энергию. Сталкиваясь с соседними молекулами, они сообщают им часть своей кинетической энергии. При следующих столкновениях происходит передача кинетической энергии ещё более отдалённым молекулам.
Изотермической поверхностью называется поверхность тела с одинаковыми температурой. Изотермические поверхности не могут пересекаться.
В случае стационарного одномерного температурного поля градиент температуры равен grad t = .
Количество теплоты, проходящее через изотермическую поверхность F в единицу времени, называется тепловым потоком Q. Тепловой поток, проходящий через единицу площади, называют плотностью теплового потока q = , .
Закон Фурье: Тепловой поток пропорционален градиенту температуры и площади сечения, перпендикулярного направлению теплового потока.
Q = -λ∙F , (6.1)
Тогда плотность теплового потока q = = -λ∙gradt , (6.2)
где λ – коэффициент теплопроводности материала .В большинстве практических задач приближенно предполагается, что коэффициент теплопроводности не зависит от температуры и одинаков по всей толщине стенки.
Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества, характеризующим способность тела проводить теплоту. Он зависит от рода вещества и температуры. Также на его величину сильно влияет влажность вещества.
Материал |
Влажность,% |
Коэфф. теплопроводности λ, Вт/(м·К) |
Воздух |
|
0, 026 |
Пенополистирол |
2 |
0,041 |
Плиты из стекловаты «URSA» |
5 |
0,050 |
Сосна и ель поперёк волокон |
15 |
0,14 |
Кирпичная кладка из глиняного кирпича |
1 |
0,70 |
Стекло оконное |
0 |
0,76 |
Железобетон |
2 |
1,92 |
Сталь арматурная |
0 |
58 |
Алюминий |
0 |
221 |
Медь |
0 |
407 |
Тепловой поток q, передаваемый теплопроводностью через однородную стенку, определяется по формулеq = -λ = = (6.3)
где δ - толщина стенки, м; tст1, tст2 - температуры на поверхностях стенки, °С. Из (6.3) тепловое сопротивление стенки равно R = , . (6.4)
Для многослойной стенки q = ,
где RΣ =
Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку. Рассматривается однородный однослойный цилиндр внутренним диаметром d1 и внешним d2.
Закон Фурье в цилиндрических координатах имеет вид:
(6.5)
Термическое сопротивление цилиндрической стенки длиной l равно: