Тема 2.6 Основы теплового расчета теплообменных аппаратов

Назначение и принцип действия основных типов теплообменных аппаратов. Сравнительный анализ теплообменных аппаратов (ТА). Особенности рекуперативных теплообменников.

Сущность конструктивного и поверочного расчетов рекуперативных теплообменников. Уравнение теплового баланса.

Литература: 1, стр. 175..192, 3, стр. 85..89, 4, стр. 178..183.

Методические указания к разделу 2

Теория теплообмена занимает одно из ведущих мест в инженерных расчетах.

Процессы теплообмена имеют место в системах отопления зданий, в паровых и водогрейных котлах, в холодильных установках, тепловых двигателях, в ТА при подогреве или охлаждении нефтепродуктов и др.

При изучении теплопередачи необходимо четко усвоить законы, по которым происходит передача теплоты от одного тела к другому.

При изучении теплопроводности необходимо разобраться и законе Фурье, усвоить такие понятия, как тепловой поток, коэффициент теплопроводности, термическое сопротивление и уметь их рассчитывать для плоских стенок с криволинейной поверхностью.

Процесс передачи от жидкости (газа) к стенке или наоборот называется теплоотдачей.

Необходимо знать закон Ньютона — Рихмана, освоив такие понятия, как коэффициент теплоотдачи " α" термическое сопротивление

Теплоотдачи 1/α.

Необходимо обратить внимание на принцип подобия, критерии подобия и их размерности.

Студент должен понимать, что всякое нагретое тело испускает в пространство тепловые лучи, что энергия излучения зависит от свойств материала и в значительной степени от температуры.

E₀=C₀(T/100)⁴— количество излучаемой энергии (закон Стефана — Больцмана)

Широкое применение в нефтяной и газовой промышленности ТА, требует усвоения студентом простейших методов их расчета.

Вопросы для самоконтроля

1.Три формы передачи теплоты, чем они отличаются?

2.Какие процессы переноса теплоты называются стационарными и нестационарными?

3.Как формулируется закон Фурье?

4.Что такое тепловой поток и плотность теплового потока?

5.Каково физическое содержание коэффициента теплопроводности и его значение для газов, жидкостей и металлов?

6.От чего зависит тепловой поток в условиях нефтеотдачи и как формулируется основной закон — закон Ньютона —Рихмана?

7.Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи "α" и от каких факторов он зависит?

8. Каково строение потока при ламинарном и турбулентном режимах течения и как осуществляется теплоотдача в этих условиях?

9. Когда применяется теория подобия и теория размерностей?

10.Каковы условия подобия физических процессов?

11.Назовите и напишите выражения для важнейших критериев (чисел) подобия конвективного теплообмена. Их физический смысл.

12.Каковы особенности теплоотдачи в условиях свободного движения жидкости и неограниченном пространстве и в узких щелях и каналах?

13.Особенность теплоотдачи при кипении, при пленочной и капельной конденсации пара

14.Какова сущность коэффициента лучистого теплообмена?

15.Закон Планка и Вита.

16.Закон Стефана — Больцмана.

17.Закон Ламберта.

18.Как определить лучистый тепловой поток между произвольно расположенными телами?

19.Какие виды теплообменников знаете?

20.В чем заключается расчет ТА?

21.Что такое тепловой экран? Примеры применения экранов.