- •Міністерство освіти і науки, молоді і спортуУкраїни
- •Вступ. ТепломасообМіН 7
- •Вступ. ТепломасообМіН
- •Розділ 1. Основні поняття теплообміну
- •1.1. Температурне поле. Ізотермічна поверхня
- •1.2. Градієнт температури
- •1.3. Кількість теплоти. Тепловий потік. Питомі теплові потоки
- •1.4. Елементарні способи передачі теплоти (види процесів теплообміну)
- •1.5. Складний теплообмін. Тепловіддача і теплопередача
- •Розділ 2. Теплопровідність
- •2.1. Основний закон теорії теплопровідності. Закон (гіпотеза) Фур'є.
- •Значення коефіцієнтатеплопровідності λ різних речовин
- •2.2. Енергетична форма запису закону Фур'є. Коефіцієнт температуропровідності
- •2.3. Диференціальне рівняння теплопровідності. (Диференціальне рівняння Фур'є)
- •2.4. Умови однозначності, необхідні для вирішення рівняння Фур'є
- •2.4.1. Початкові умови (пу)
- •2.4.2. Граничні умови (гу)
- •2.5. Методи рішення краєвої задачі в теорії теплопровідності
- •2.6. Нестаціонарна теплопровідність в тілах простої форми
- •2.7. Стаціонарна теплопровідність в плоскій і циліндровій стінках
- •Розділ 3. Теплопередача
- •3.1. Теплопередача через плоску стінку
- •3.2. Теплопередача через циліндрову стінку
- •3.3. Алгоритм розрахунку теплопередачі через непроникні стінки
- •3.4. Єдина формула теплопередачі через стінки класичної форми
- •3.5. Інтенсифікація теплопередачі
- •Розділ 4. Конвективний теплообмін в однофазних середовищах
- •4.1. Основні поняття і визначення
- •4.2. Диференціальні рівняння конвективного теплообміну
- •4.3. Основні положення теорії подібності
- •4.4. Основні критерійні рівняння (довідкові дані)
- •4.4.1. Конвективна тепловіддача при вільному русі плинного середовища
- •Визначення коефіцієнтів c і n залежно від режиму течії
- •4.4.2. Конвективна тепловіддача при вимушеному русі плинного середовища в трубах і каналах
- •Значення при в'язкісно - гравітаційному режимі
- •Залежність комплексу к0 від числа Рейнольдса
- •4.4.3. Конвективна тепловіддача при вимушеному зовнішньому обтіканні тіл
- •Поправка на кут атаки набігаючого потоку
- •Поправка на кут атаки набігаючого потоку в трубному пучку
- •4.5. Алгоритм розрахунку коефіцієнта тепловіддачі по критерійних рівняннях
- •Розділ 5. Конвективний теплообмін при конденсації пари і кипінні рідин
- •5.1. Тепловіддача при конденсації пари
- •5.2. Тепловіддача при кипінні рідин
- •Розділ 6. Теплообмін випромінюванням
- •6.1. Основні поняття і визначення
- •6.2. Основні закони випромінювання абсолютно чорного тіла (ачт)
- •6.3. Випромінювання реальних тіл. Закон Кирхгофа
- •Розділ 7. Масообмін
- •7.1. Тепло- і масообмін в двокомпонентних середовищах. Основні положення тепло- і масообміну
- •7.1.1. Диференціальні рівняння тепло- і масообміну
- •7.1.2. Тепло- і масовіддача у двокомпонентних середовищах
- •7.1.3. Рівняння конвективної тепло- і масовіддачі
- •7.2. Потрійна аналогія (аналогія перенесення імпульсу, енергії і маси компонента)
- •7.3. Тепло- і масовіддача при випарі рідини в парогазове середовище. Випар води в повітря
- •Зрівняльний аналіз значень рS , розрахованих по рівнянню (7.21) і узятих по таблицях водяної пари
- •7.3.1. Стаціонарний випар краплі
- •7.3.2. Випар краплі при вимушеній конвекції
- •Ряд залежностей для дифузійного числа Нуссельта
- •7.4. Тепло- і масообмін при хімічних перетвореннях
- •7.5. Теплообмін між газовою сумішшю і поверхнею розділу фаз
- •Розділ 8. Практика розрахунків тепломасообміних процесів
- •8.1. Основні відомості для розрахунку нагріву металу
- •8.2. Вихідні дані для розрахунку
- •8.3. Розрахунок нагріву металу
- •8.3.1 Перший інтервал першого періоду нагріву
- •8.3.2 Другий інтервал першого періоду нагріву
- •8.3.3 Другий період нагріву – період витримки
- •8.4 Приклад розрахунку нагіву металу.
- •8.4.2. Другий інтервал першого періоду нагріву
- •8.4.3 Другий період нагріву – період витримки
- •Параметри для побудови графіку нагріву металу в камерній печі
- •Перелік використаної літератури
- •Довідкові дані
- •Хімічний склад вуглецевих сталей
- •Тепловміщення (ентальпія) вуглецевих сталей, кДж/кг, за даними [6]
- •Тепловміщення (ентальпія) вуглецевих сталей, кДж/кг
- •Допоміжні коефіцієнти
- •Допоміжні коефіцієнти для розрахунку нагріву пластини товщиною s, що прогрівається
- •Вихідні дані для розрахунку нагріву металу
4.4. Основні критерійні рівняння (довідкові дані)
Критерійні рівняння для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі і фізичні властивості деяких плинних середовищ приведені в довідниках "Розрахунок конвективної тепловіддачі". Нижче приведені фрагменти такого довідника.
4.4.1. Конвективна тепловіддача при вільному русі плинного середовища
![]()
Тепловіддача при вільному русі плинного середовища уздовж вертикальної пластини або вертикальної труби (критерійні рівняння В.П. Ісаченко [11])
За даними професора В.П. Ісаченко:
а)
ламінарний
режим (103 < Gr·Pr < 109):
;
б)
перехідний і турбулентний режими (Gr·Pr
109):
,
де
– поправка, що враховує залежність
фізичних властивостей плинного середовища
від температури.
Визначальні параметри:
R0 = h – висота вертикальної поверхні;
T0 = Tf – температура плинного середовища далеко від поверхні теплообміну (за межами теплового пограничного шару).
Тепловіддача при вільному ламінарном русі плинного середовища біля горизонтальних циліндрів (труб) (критерійна формула І.М. Міхєєвой [12])
Середній коефіцієнт тепловіддачі при ламінарномурежимі течії за дани-мипрофесора І.М. Міхєєвой[12]:
,
де
– поправка, що враховує залежність
фізичних властивостей плинного середовища
від температури.
Визначальні параметри:
–температура
плинного середовища далеко від поверхні
теплообміну (за межами теплового
пограничного шару);
– зовнішній діаметр труби (циліндра).
Тепловіддача при вільному русі середовища біля вертикальних пластин і труб, горизонтальних пластин і труб і куль (критерійне рівняння М.А. Міхєєва)
За даними академіка М.А. Міхєєва середній коефіцієнт тепловіддачі при вільному русі плинного середовища біля вищезгаданих тіл можна розрахувати по формулі
,
де коефіцієнти C і n залежно від режиму течії вибирають з таблиці 4.1.
Таблиця 4.1-
Визначення коефіцієнтів c і n залежно від режиму течії
-

Режим течії
C
n
10-3 ÷5·102
Перехідний від плівкового до ламінарного
1,18
1/8
5·102÷2·107
Ламінарний і перехідний до турбулентного
0,54
1/4
> 2·107
Турбулентний
0,135
1/3
Визначальні параметри:
– середня температура пограничного
шару;
– зовнішній діаметр горизонтальних
труб і куль;
R0=h– висота вертикальної плоскої поверхні або вертикальної труби;
,
де а, b -
розміри прямокутної плити. При цьому,
якщо поверхня теплообміну обернена
вгору, то
,
а якщо поверхня теплообміну обернена
вниз, то
.
Теплообмін при вільному русі плинного середовища в обмеженому просторі
У вузьких щілинах, плоских і кільцевих каналах, прошарках різної форми середнющільність теплового потоку умовно обчислюють по формулах стаціонарної теплопровідності через плоску стінку, вводячи при цьому поняттяеквівалентного коефіцієнта теплопровідності[12]:
![]()
де εк–коефіцієнт конвекції– поправка, що враховує посилення
теплообміну унаслідок вільної конвекції
[12]:
;
– табличне значення коефіцієнта
теплопровідності плинного середовища.
Коефіцієнт конвекції визначається величиною критерію Релея:
а)
при значеннях
;
б)
при значеннях
;
в)
при значеннях
.
У наближених розрахунках замість двох останніх рівнянь для всієї області значень аргументів можна застосовувати залежність [12]:
.
Визначальні параметри:
– середня температура плинного
середовища;
– ширина прошарку.
