1.1. Теплопроводность

После изучения указанного выше материала можно переходить к тем по-нятиям теплопроводности, которые связаны с оценкой теплового режима РЭС. Прежде всего, необходимо понимать, что для решения конкретных задач теп-лообмена в РЭС требуется знание частных особенностей этого обмена и пара-метров конструкции. Эти особенности описываются условиями однозначности, или краевыми условиями. Они могут быть заданы несколькими способами: граничные условия 1 рода (задача Дирихле), граничные условия 2 рода (задача Неймана) и граничные условия 3 рода. Необходимо изучить их матема-тическую формулировку и как они применяются при оценке теплопередачи в стационарном режиме через стенки [2], с. 10…17. Следует рассматривать пути интенсификации теплопередачи, включая оребрение, как следствие рассмот-рения теплопередачи через стенки [2], с. 17…18.

1.2. Конвекция

Конвекция – следующий способ отвода тепла. Следует обратить внима-

ние на следующие понятия: закон Ньютона - Рихмана, коэффициент теплоот-дачи конвекцией. Необходимо знать физический смысл последнего и то, что он имеет смысл только на разделе тело-среда [1], с. 98…99.

Следующим понятием является понятие пограничного слоя: гидродина-мического и теплового. Необходимо различать основные режимы движения жидкости: ламинарное, турбулентное и переходное и их оценку критерием Рейнольдса. При движении жидкости с различными скоростями возникают си-лы внутреннего трения, а их оценку можно произвести с помощью коэффи-циента динамической вязкости. Следует уметь оценивать теплоотдачу конвек-цией при давлениях, отличных от нормального [1], с. 99…103.

Кроме этого, необходимо ознакомиться с некоторыми положениями тео-рии подобия: сущность теории, безразмерные переменные (числа подобия) и уравнения подобия, физический смысл каждого из чисел подобия, условия по-добия физических процессов (теорема Кирпичева – Гухмана), понятие анало-гии, следствия из условий подобия и каким образом их можно использовать для решения конкретных теплофизических задач в РЭС [2], с. 18…27.

1.3. Излучение

Последний основной способ отвода тепла – это лучеиспускание, или теплообмен излучением. Необходимо понимать, что тепловое излучение опре-деляется только температурой в четвертой степени и оптическими свойствами излучающего тела, что различают монохроматическое и сложное излучения, что тепловая энергия может поглощаться (характеризуется коэффициентом поглощения), отражаться (коэффициентом отражения) и пропускаться телом (коэффициентом пропускания). Отсюда же вытекают понятия белого, черного и серого тел. Следует различать излучательность, спектральную (включая законы Планка и Стефана - Больцмана) и селективную излучательности, знать понятие коэффициента черноты и ориентироваться в его числовых значениях для различных тел [1], с. 104…108.

1.4. Элементы теории тепловых цепей

Важным представлением для оценки теплового режима РЭС является теория тепловых цепей, базирующаяся на электротепловой аналогии, с эле-ментами которой Вам необходимо ознакомиться и понимать сущность электро-тепловой аналогии. Следует различать тепловые цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами, активные и пассивные элементы цепей. Необ-ходимо правильно формулировать первый и второй законы Кирхгофа для теп-ловых цепей [1], с. 109…114.

Вопросы для самопроверки к разделу 1

1. Что такое теплопередача? Какими способами осуществляется перенос теплоты? Какова их физическая сущность?

2. Чем отличается изотропное тело от анизотропного?

3. Какое поле называется стационарным?

4. Какова физическая природа переноса энергии в: газах, жидкостях, твердых телах - диэлектриках и металлах?

5. Сформулируйте основной закон теплопроводности.

6. Что характеризует коэффициент теплопроводности? Его размерность и числовое значение для: газов, жидкостей, металлов?

7. Что характеризует коэффициент температуропроводности, его размер-ность, в какое уравнение входит?

8. Какие граничные условия Вы знаете? Сформулируйте их задание.

9. По какому закону происходит передача теплоты через стенку: плос-кую, цилиндрическую и шаровую?

10. Что характеризует коэффициент теплопередачи?

11. Какие пути интенсификации теплопередачи Вы знаете? Их сущность?

12. Дайте определение конвективному теплообмену. Какую закономер-ность определяет закон Ньютона — Рихмана? Что такое «коэффициент тепло-отдачи конвекцией»? Отчего он зависит? Как конвективный теплообмен зави-сит от давления?

13. Дайте определения понятиям: пограничный слой; гидродинамический и тепловой по­граничные слои; ламинарный, турбулентный и переходный ре-жимы движения жидкости; динамическая вязкость и коэффициент динамичес-кой вязкости; коэффициент динамической вязкости.

14. Что позволяет определять теория подобия, каким образом?

15. Дайте определения известным Вам числам подобия и объясните их физический смысл.

16. Чем критерии подобия отличаются от чисел подобия?

17. Сформулируйте условия подобия физических процессов.

18. Какие следствия вытекают из условий подобия?

19. Что называется константами подобия?

20. В чем существо p-теоремы?

21. Как защищают РЭС от переохлаждения?

22. Для чего нужно знать характеристику аэродинамического сопротив-ления аппа­ратуры?

23. Какой процесс называется теплообменом излучением? Чему пропор-циональна энергия фотона? Что называется потоком излучения? Какие тела называются: черными, белыми и серыми; диатермичными?

24. Дайте определения понятиям: монохроматическое и сложное излу-чения; коэффициенты поглощения, отражения и пропускания; зеркальная по-верхность; излучательность и спектральная излучательность; коэффициент чер-ноты; селективное излучение.

25. Что определяет закон Планка; закон Стефана — Больцмана?

26. Дайте определения понятиям: термический коэффициент; термичес-кое сопротивление; тепловая цепь; тепловая цепь с сосредоточенными и рас-пределенными параметрами; активные и пассивные элементы тепловых цепей.

27. Что представляет собой тепловая схема? Что является «общей» точ-кой тепловой схемы?

28. Для участка тепловой цепи законы Фурье, Ньютона — Рихмана и Стефана — Больцмана можно записать в форме, аналогичной какому закону для электрической цепи? Как формулируются для тепловых цепей I и II законы Кирхгофа? В чем сущность электротепловой аналогии?