Вопросы тестов

1.Направление теплового потока на рисунке обозначено цифрой 2, так как теплота распространяется в сторону убывания температур.

2.Закон Фурье для стационарного одномерного температурного поля имеет вид .

3.Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладают чистые металлы.

4.Для углеродистых сталей коэфф. теплопроводности в Вт/(м·К) примерно равен 50.

5.Основным параметром, влияющим на коэффициент теплопроводности, является температура.

6.Дифференциальное уравнение для нестационарного двухмерного температурного поля имеет вид .

7.Дифференциальное уравнение теплопроводности для нестационарного трехмерного температурного поля записывается в виде a .

8.Коэффициент температуропроводности вычисляется по формуле a = .

9.Физический смысл коэффициента температуропроводности состоит в том, что он характеризует скорость изменения температуры в теле.

10.Задача о распространении теплоты в цилиндрической стенке при известных и постоянных температурах на внутренней и наружных поверхностях, если ее рассматривать в цилиндрических координатах является одномерной.

11.График распределения температуры по толщине однородной однослойной цилиндрической стенки на рисунке обозначен цифрой 2.

12.Задача о распространении теплоты в сферической стенке при известных и постоянных температурах на внутренней и наружных поверхностях, если ее рассматривать в сферических координатах, является одномерной.

7. Конвективный теплообмен

При теплообмене между стенкой и жидкостью тепло передаётся не только последовательно от ближних к дальним молекулам, но и с гораздо большей интенсивностью перемещением больших масс жидкости вначале к поверхности теплообмена, а затем от неё. При этом тепло передаётся также и теплопроводностью. Совместное воздействие конвекции и теплопроводности в пограничной области у поверхности тела называют конвективным теплообменом или просто теплоотдачей.

Основными факторами, влияющими на процесс теплоотдачи являются:

1). Природа возникновения движения жидкости вдоль поверхности стенки.

Естественная конвекция: движение жидкости (газа) обусловлено разностью плотностей её горячих и холодных слоев.

Вынужденная конвекция: движение жидкости (газа) создаётся принудительно ветром, насосом, вентилятором или другими устройствами.

2). Режим движения жидкости: ламинарный (упорядоченный, слоистый, спокойный, без пульсаций) и турбулентный (беспорядочный, хаотический, вихревой).

3). Физические свойства жидкостей и газов: коэффициент теплопроводности λ, удельная теплоемкость с, плотность ρ, коэффициент температуропроводности а = λ/c·ρ, коэффициент динамической μ или кинематической вязкости ν = μ/ρ, температурный коэффициент объемного расширения β = 1/Т.

4). Форма (плоская, цилиндрическая), размеры и положение поверхности (горизонтальная, вертикальная).

Закон Ньютона-Рихмана: Количество теплоты, передаваемое конвективным теплообменом, прямо пропорционально разности температур поверхности тела t_'ст и окружающей среды t_'ж:

Q = αF(t_'ст - t_'ж) , q = = α(t_'ст - t_'ж) ,

где α - коэффициент теплоотдачи [Вт/(м²К)], характеризует интенсивность теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой.

Коэффициент теплоотдачи зависит от большого числа перечисленных выше факторов и может быть определён только экспериментально для каждого конкретного случая.

Распространить экспериментальные результаты на близкие по условиям задачи позволяет теория подобия, согласно которой для схожих задач процесс теплообмена описывается уравнениями, связывающими безразмерные критерии, составленные из физических свойств жидкости (или газа), определяющих размеров и температуры.

Nu = - критерий Нуссельта (безразмерный коэффициент теплоотдачи), характеризует теплообмен между стенкой и жидкостью (газом);

Re = - критерий Рейнольдса. Gr = -критерий Грасгофа,

Pr=- критерий Прандтля, l₀–определяющий размер (длина, высота, диаметр).