- •1. Основные понятия технической термодинамики
- •2. Параметры состояния рабочего тела, единицы измерения.
- •3. Внутренняя энергия и энтальпия.
- •4. Работа изменения объема рабочего тела.
- •5. Первый закон термодинамики.
- •6. Уравнение состояния идеальных газов
- •7. Основные законы идеальных газов.
- •8. Смеси идеальных газов
- •9. Теплоёмкость идеальных газов
- •Теплоемкости с и ср
- •10. Основные процессы изменения состояния идеальных газов.
- •Адиабатный процесс
- •11. Термодинамическая обратимость процессов
- •12. Оценка эффективности циклов.
- •13. Основные формулировки второго закона термодинамики
- •14. Цикл Карно
- •15.Энтропия и ее изменение энтропии в необратимых процессах
- •16. Физический смысл энтропии.
- •17. Аналитическое выражение второго закона термодинамики
- •18.Водяной пар. Основные понятия
- •19. Парообразование в – диаграмме
- •20.Влажный пар и его параметры
- •22.Влажный воздух. Основные определения
- •24.Термодинамический анализ работы компрессора, многоступенчатое сжатие в компрессорах.
- •25.Термодинамический цикл двс, цикл Отто.
- •26.Термодинамический цикл двс, цикл Дизеля.
- •27.Цикл воздушно холодильной установки.
- •28.Цикл парокомпрессионной холодильной установки.
- •29.Цикл теплового насоса.
- •30.Основные способы передачи тепловой энергии.
- •31.Основные положения теплопроводности. Температурное поле и градиент.
- •32.Тепловой поток. Плотность. Закон Фурье.
- •33.Дифиринциальное уравнение теплопроводности.
- •34.Условее однозначности для процессов теплопроводности.
- •35.Стационарная теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки при граничных условиях 1-го рода.
- •36. Стационарная теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки при граничных условиях 3-его рода.
- •37.Стационарная теплопроводность однослойной и многослойной трубы 1-ого рода.
- •39.Пути интенсификации теплопередачи.
- •41.Дифферинциальные уравнения конвективного теплообмена: уравнения теплоотдачи, энергии, движения, неразрывности.
- •43.Условия подобия физических процессов.
- •44.Теплоотдача плоской поверхностью.
- •46.Теплоотдача при движении жидкости в трубах.
- •47.Теплоотдача при поперечном омывании.
- •48.Теплоотдача при свободном движении жидкости.
- •49.Общее представление о процессе кипения. Кризисы кипения.
- •50.Теплоотдача при плёночной и капельной конденсации.
- •51. Тепловое излучение. Основные понятия и определения
- •52. Основные законы теплового излучения.
- •53. Теплообмен излучения между параллельными пластинами и при наличии экрана
- •54.Теплообмен излучением между телами произвольно расположенными в пространстве. Угловые коэффициенты и их свойства
- •55. Классификация теплообменников
- •56. Основные положения теплоотсчёта рекуперативных аппаратов
37.Стационарная теплопроводность однослойной и многослойной трубы 1-ого рода.
Р
ассмотрим
стационарный процесс теплопроводности
в цилиндрической стенке (трубе) с
внутренним диаметром d1=2r1
и наружным диаметром d2=2r2
(рис. 2.6).На поверхностях стенки заданы
постоянные температуры tс1
и
tс2.
В заданном
интервале температур коэффициент
теплопроводности материала стенки
λ является
постоянной величиной. Необходимо найти
распределение температур в цилиндрической
стенке и тепловой поток через нее.
дифференциальное уравнение теплопроводности
удобно записать в цилиндрической системе
координат
.При
заданных условиях температура изменяется
только в радиальном направлении и
температурное поле будет одномерным
и
.
В итоге
Граничные условия при r
= r1
t
= tc1;
при r
= r2
t
= tc2.
Введем новую переменную
,
тогда
.
Интегрируя получаем
.
Протенцируя выражение и переходя к
первоначальным переменным, получаем
.
После интегрирования
.
Постоянные С1
и С2
из при r
= r1
t
= tc1,
отсюда tc1=С1·lnr1+C2при
r
= r2
t
= tc2,
отсюда
tc2=С1·lnr2+C2
следует
.В
случае плоской стенки плотность теплового
потока q
остается одинаковой для всех изотермических
поверхностей. По этой причине градиент
температуры сохраняет для всех
изотермических поверхностей постоянную
величину. В случае цилиндрической стенки
плотность теплового потока через любую
изотермическую поверхность зависит от
радиуса. Подставляя в уравнение закона
Фурье значение градиента температуры
согласно уравнению получаем (учитывая,
что F=2π·r·l)
,(
)Тепловой
поток может быть отнесен либо к единице
длины трубы, либо к единице внутренней
или внешней поверхности. При этом
расчетные формулы для плотности теплового
потока, Вт/м2,
принимают вид
,
(тепловой поток через единицу внутренней
поверхности);
(тепловой поток через единицу наружной
поверхности);
(поток теплоты, проходящий через единицу
длины трубы, Вт/м).Тепловой поток,
отнесенный к единице длины трубы,
измеряется в Вт/м и называется линейной
плотностью теплового потока
. связь между
величинами q1,
q2
и ql
:
.
В случае, когда коэффициент теплопроводности
является функцией температуры вида
то
;
температурного поля
38.Стационарная теплопроводность однослойной и многослойной трубы при граничных условиях 3-ого рода.
Р
ассмотрим
однородную цилиндрическую стенку
(трубу) с постоянным коэффициентом
теплопроводности λ.
Заданы постоянные температуры
подвижных сред tж1
и tж2
и постоянные значения коэффициентов
теплоотдачи на внутренней и наружной
поверхностях труб α1
и α2.
Необходимо найти ql
и tc.
длина трубы велика по сравнению с
толщиной стенки. Тогда потерями теплоты
с торцов трубы можно пренебречь, и при
установившемся тепловом режиме
количество теплоты, которое будет
передаваться от горячей среды к
поверхности стенки, проходить через
стенку и отдаваться от стенки к холодной
жидкости, будет одно и то же.Следовательно,
можно написать
Складывая
Отсюда следует
;
Обозначим
.
запишется
kl
называется линейным коэффициентом
теплопередачи,
он измеряется в Вт/(м·К). Он характеризует
интенсивность передачи теплоты от одной
подвижной среды к другой через разделяющую
их стенку. Величина Rl=
1/kl,
обратная линейному коэффициенту
теплопередачи, называется линейным
термическим сопротивлением теплопередачи.
Она равна
,
здесь Rl
измеряется в м·К/Вт .Если тепловой поток
через цилиндрическую стенку отнести к
внутренней или наружной поверхности
стенки, то получим плотность теплового
потока, Вт/м2,
отнесенную к единице соответствующей
поверхности трубы
,
и
,
где
.
если стенка трубы тонкая, то при
практических расчетах можно пользоваться
формулой
, При этом, если d2/d1<2,
погрешность расчета не превышает 4%. В
случае теплопередачи через многослойную
цилиндрическую стенку система равенства
(2.48/)
должна быть заменена системой, учитывающей
сопротивление теплопроводности всех
слоев
После сложения
или
.
Величина
называется полным
термическим сопротивлением многослойной
цилиндрической стенки и измеряется в
м·К/Вт. можно рассматривать как предельный
случай граничных условий третьего рода,
когда коэффициенты теплоотдачи на
поверхностях α1
и α2
устремляются
к бесконечности, в силу чего tж1
и tж2
становятся равными tс1
и tc(n+1).
,
выражение температуры на границах
между слоями
