Конвективный теплообмен
Основные положения учения о конвективном теплообмене. Физическая сущность конвективного теплообмена. Уравнение Ньютона – Рихмана. Дифференциальные уравнения теплообмена; уравнение движения вязкой жидкости, уравнение теплопроводности для потока движущейся жидкости, уравнение теплоотдачи на границе потока и стенки, уравнение закона сохранения массы. Условия однозначности к дифференциальным уравнениям конвективного теплообмена. Основные положения теории пограничного слоя. Местный и средний коэффициенты теплоотдачи.
2. Основы теории подобия и моделирования. Основные определения. Условия подобия физических явлений. Теоремы подобия. Критериальные уравнения, определяющие критерии. Методы моделирования. Физический смысл основных критериев подобия. Анализ размерностей. Понятие о математическом моделировании.
Вопросы для самопроверки:
1. Сформулируйте основной закон теплоотдачи конвекцией.
2. Какой критерий характеризует вынужденную конвекцию?
3. Из каких уравнений выводятся все критерий Re, Gr, Pr и Nu? 4. Какой критерий характеризует свободную конвекцию?
5. Что характеризует критерий Нуссельта?
6. Что такое определяющая температура и определяющий размер?
7. Почему при обтекании стенки жидкостью в непосредственной близости от поверхности стенки температурный градиент резко увеличивается?
8. В чем особенности теплоотдачи при кипении воды и компенсации водяного пара? Какие режимы кипения вам известны?
2.4 Теплообмен излучением
Общие понятия и определения. Частоты теплового излучения, баланс лучистого теплообмена. Основные законы лучистого теплообмена. Теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной средой; коэффициент облученности: теплообмен излучением между телами, произвольно расположенными в пространстве. Защита от излучения.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие длины волн ограничивают видимые и какие – тепловые лучи?
2. Что происходит с лучистой энергией, падающей на поверхность твердого тела? Что такое абсолютное черное, абсолютно белое и диатермическое тело?
3. Что графически изображает закон Планка? Можно ли и как на этом графике показать излучательную способность тела?
4. Сформулируйте закон смещения Вина и объясните его связь с законом Планка.
5. О чем говорит закон Кирхгофа и каково его практическое применение?
6 . Сформулируйте закон Стефана-Больцмана и объясните его связь с законом Планка.
7. Дайте определение абсолютно черного и серого тел, поглощательной способности и степени черноты.
2.5 Теплопередача. Основы расчета теплообменных аппаратов
Теплопередача в теплообменниках. Основные схемы движения и теплообмена потоков теплоносителей. Теплоносители, их основные характеристики. Требования, предъявляемые к теплоносителям. Уравнения для теплового потока и средней, разности температур любой схемы теплообмена; ложный теплообмен. Методы интенсификации теплопередачи. Назначение, классификация и схемы теплообменных аппаратов. Принцип расчета теплообменных аппаратов. Конструктивный и поверочный тепловые расчеты теплообменных аппаратов. Применение ЭВМ для решения задач, расчета, моделирования и оптимизации процессов теплообмена.
Вопросы для самопроверки.
1. Чем отличается теплопередача от теплоотдачи?
2. Как по графику t=f(R), где R – термическое сопротивление, определить температуру стенок?
3. При
какой из коэффициентов теплоотдачи
следует увеличить для увеличения
коэффициента теплопередачи К?
4. Какие виды теплообменных аппаратов вы знаете?
5. Где применяют рекуперативные теплообменники?
6. На основе каких исходных уравнений построено определение поверхности рекуперативных теплообменников?