Тема 12. Теплообмен при изменении агрегатного состояния вещества

Теплообмен при кипении жидкости. Механизм кипения жидкости. Теплообмен при конденсации пара. Пленочная и капельная конденсация.

Методические указания

Особое место среди явлений конвективного теплообмена занимают процессы, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния.

Надо разобраться в отличии этих процессов от обычных явлений конвективного теплообмена, а также в механизме процесса капельной и пленочной конденсации и в механизме кипения. Следует обратить внимание также на явление перехода от пузырчатого к пленочному режиму кипения.

Необходимо учесть, что наличие при кипении жидкости паровой пленки на нагреваемой стенке влечет за собой снижение коэффициента теплоотдачи и может вызвать в ряде случаев перегрев стенки и ее разрушение.

Тема 13. Лучистый теплообмен

Основные понятия и определения лучистого теплообмена. Основные законы теплового излучения: Планка, Кирхгофа, Стефана - Больцмана, Вина. Теплообмен излучением между твердыми телами. Защита от теплового излучения. Тепловое излучение газов.

Методические указания

Явление теплового излучения — это процесс распространения теплоты в виде электромагнитных волн. Необходимо усвоить, что так называемые электромагнитные волны (видимые, тепловые и ультрафиолетовые лучи, лучи Рентгена, космические, гамма лучи) имеют единую природу и отличаются только длинами волн.

В процессе, теплообмена излучением происходит двойное превращение энергии: сначала внутренняя энергия превращается в энергию электромагнитных волн, которые, попадая на другое тело, вновь превращаются во внутреннюю энергию этого тела.

Следует изучить все физические законы излучения. Особое внимание необходимо обратить на законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана.

Следует разобрать основные случаи теплообмена между телами.

Основные законы излучения и экспериментальные данные по свойствам отдельных тел дают возможность решать конкретные задачи, связанные с лучистым теплообменом.

Тема 14. Сложный теплообмен. Теплообменные аппараты

Сложный теплообмен. Теплопередача. Передача тепла через плоскую и цилиндрическую стенки. Коэффициент теплопередачи, его физический смысл и аналитическое выражение. Разновидности теплообменных аппаратов. Схемы движения теплоносителя. Средний температурный напор. Уравнение теплового баланса. Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов.

Методические указания

Обычно передача теплоты от теплоносителя с высокой температурой к теплоносителю с низкой температурой происходит через разделительную стенку. В этом процессе, как правило, участвуют все виды теплообмена:

теплопроводность, конвекция и излучение, и такой теплообмен называется сложным.

Практически сложность теплообмена выражается в суммарном коэффициенте теплоотдачи , который представляет собой сумму обоих видов теплового воздействия (конвективного теплообмена и излучения) =

Необходимо уметь оценить, какой из видов теплообмена является превалирующим. Для этого уже известными методами определяют коэффициент теплоотдачи за счет конвекции , а коэффициент теплоотдачи за счет излучения может быть оценен по формуле:

где — приведенный коэффициент черноты системы, Т_r,. и Т_ст — температура газа и стенка соответственно.

Теплообменными аппаратами называют всякое устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Надо усвоить их классификацию по принципу действия, обратив внимание на рекуперативные. Необходимо уметь изображать схематично для рекуперативного теплообмена характер изменения температур теплоносителей в зависимости от поверхности нагрева при прямотоке для различного соотношения между водяными эквивалентами.

Следует разобраться, в каких случаях применяют среднелогарифмический температурный напор, а в каких — среднеарифметический температурный напор, как записывается уравнение теплового баланса.

Надо понимать, почему для вычисления среднелогарифмического температурного напора, независимо от схемы течения (прямоток или противоток), справедлива формула:

,где -. наибольший и наименьший температурный напор соответственно.

Следует разобраться в методах интенсификации теплообмена в рекуперагивных теплообменниках и понять, для чего нужна интенсификация.