- •І. Технічна термодинаміка
- •Основні поняття й визначення технічної термодинаміки
- •1.1. Технічна термодинаміка та її методи
- •1.2. Теплота і робота. Термодинамічна система. Робоче тіло
- •1.3. Параметри стану. Рівняння стану
- •1.4. Термодинамічні процеси
- •Газові суміші
- •2.Перший і другий закони термодинаміки
- •2.1. Формулювання й аналітичне вираження першого закону
- •Вираження теплоти і роботи через параметри стану
- •2.3. Теплоємність
- •2.4. Формулювання і аналітичне вираження другого закону термодинаміки
- •2.5. Прямі і зворотні цикли теплових двигунів
- •2.6. Цикл Карно
- •3. Термодинамічні процеси ідеальних газів
- •3.1. Ізохорний процес
- •3.2. Ізобарний процес
- •3.3. Ізотермічний процес
- •3.4. Адіабатний процес
- •3.5. Політропний процес
- •4. Термодинамічні процеси в реальних газах і парі
- •4.1. Властивості реальних газів
- •Фазові переходи
- •4.3 Пари, основні визначення
- •4.4 Процес паротворення в p-υ і t-s координатах
- •4.5 Параметри рідини і пари
- •5. Вологе повітря
- •6. Витікання та дроселювання газів і пари
- •7. Термодинамічні процеси в компресорах
- •8. Цикли двз (двигунів внутрішнього згоряння)
- •9. Цикли гту (газотурбінних установок)
- •10. Цикли псу (паросилових установок)
- •11. Холодильні установки
- •II. Теория теплообміну
- •12. Теплопровідність
- •12.1. Види теплообміну. Основні положення теплопровідності
- •12.2. Закон Фур'є
- •12.3. Диференціальне рівняння теплопровідності
- •12.4. Теплопровідність через стінку при стаціонарному режимі
- •12.5. Теплопровідність при нестаціонарному режимі
- •13. Конвективный теплообмін (кт)
- •13.1. Основні поняття й визначення
- •13.2. Фізичний зміст критеріїв подібності
- •13.3. Основні види кт
- •13.4. Теплообмін при кипінні
- •13.5. Теплообмін при конденсації
- •14. Теплопередача
- •14.1. Процес теплопередачі
- •14.2. Теплопередача через плоску стінку при стаціонарному режимі
- •14.3. Теплопередача через циліндричну стінку при стаціонарному режимі
- •14.4. Критичний діаметр теплової ізоляції
- •14.5. Інтенсифікація теплопередачі
- •15. Теплообмін випромінюванням
- •15.1. Основні поняття й визначення
- •15.2. Закони випромінювання
- •15.3. Теплообмін випромінюванням у прозорому середовищі
- •15.4. Складний теплообмін
- •15.5. Випромінювання газів
- •16. Теплообмінні апарати
- •16.1. Класифікація апаратів
- •16.2. Схеми руху теплоносіїв
- •16.3. Середній температурний напір
- •16.4. Теплові розрахунки теплообмінних апаратів
- •16.5. Основи гідромеханічного розрахунку теплообмінних апаратів
- •17. Паливо і основи горіння
- •17.1. Види палива
- •17.2. Елементарний склад палива
- •17.3. Фізичний процес горіння палива
- •17.4. Топковий пристрій
- •17.5. Основні формули процесу горіння
- •18. Теплопостачання. Сушильні установки
- •18.1. Теплопостачання
- •18.1. Сушильні установки
- •19. Котельні установки
- •20. Відновлювані джерела енергії (вдр)
- •Література
14.2. Теплопередача через плоску стінку при стаціонарному режимі
Процес теплопередачі здійснюється через плоску стінку товщиною , коефіцієнтом теплопровідності , від «гарячої» рідини з температурою до «холодної» з температурою . Коефіцієнти тепловіддачі по обох сторони стінки 1 і 2. Багатошарова стінка характеризується: 1, 2, 3 і 1, 2, 3. Теплообмін на окремих етапах теплопередачі описується рівняннями:
1.
2. і
3. ;
Тепловий потік |
Густина теплового потоку |
Коефіцієнт теплопередачі |
, Вт |
, |
, |
Лінійний коефіцієнт тепловіддачі чисельно дорівнює кількості теплоти, що проходить за одиницю часу через одиницю площі при різниці температур між середовищами в один градус. Коефіцієнти теплопередачі визначаються за формулами:
Одношарова стінка:
Багатошарова стінка:
Загальний термічний опір теплопередачі:
, .
Температура на границях шарів: .
14.3. Теплопередача через циліндричну стінку при стаціонарному режимі
Процес теплопередачі здійснюється через циліндричну стінку внутрішнім діаметром d1, зовнішнім – d2, коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки - , довжина стінки – l від «гарячої» рідини з температурою tр1 до «холодної» з температурою tр2. Коефіцієнти тепловіддачі з обох боків стінки α1 і α2. Для тришарової стінки d1, d2, d3, d4 і 1, 2, 3, 4. Теплообмін на етапах:
1.
2. ,
3. ,
Лінійний коефіцієнт теплопередачі чисельно дорівнює кількості теплоти, яка проходить в одиницю часу через одиницю довжини циліндричної стінки при різниці температур між середовищами в один градус. Коефіцієнти теплопередачі розраховуються за формулами:
Одношарова стінка:
Багатошарова стінка:
Загальний лінійний термічний опір:
, .
Температура на границях шарів: .
14.4. Критичний діаметр теплової ізоляції
Тепловою ізоляцією називають покриття поверхонь шаром матеріалу з малим , що зменшує теплові втрати в навколишнє середовище. Наприклад, труба, вкрита шаром ізоляції, являє собою двошарову стінку, для якої термічний опір
Залежність теплових втрат ql від dіз має вигляд:
|
Зі збільшенням товщини шару , теплові втрати зростають до dкр, а потім зменшуються. Для визначення dкр (екстремума функції) диференціюємо і дорівнюємо її до нуля:
|
, тоді .
Отже, для ефективності ізоляції необхідно, щоб зовнішній діаметр труби . У такому випадку .
14.5. Інтенсифікація теплопередачі
Під інтенсифікацією теплопередачі мають на увазі збільшення q, а для цього слід підвищити . Підвищення k можливе за рахунок зменшення термічних опорів R і R..
Зниження R досягається: 1) підвищенням швидкості руху теплоносія; 2) руйнуванням прикордонного шару; 3) зміною виду теплообміну (КТ на кипіння); 4) турбулізацією потоку; 5) застосуванням малов’язких рідин. Для зниження R може використовуватися зниження товщини стінки і підвищення із застосуванням, наприклад, латунних і мідних труб. Для теплообміну газ-рідина слід застосовувати оребрення з боку газу.