Тема 1.3. Теплопроводность при стационарном режиме

Методические указания

Рассматривая стационарную теплопроводность элементарных тел (пластина, труба, шар) необходимо научиться применить формулы для вычисления плотности теплового потока при теплопередаче от жидкости к жидкости через твердое тело (плоскую, цилиндрическую, однослойную и многослойную стенки). При изучении стационарного процесса теплопередачи через стенки уметь анализировать влияние отдельных термических сопротивлений на общее сопротивление. Уметь применить закон Ньютона – Рихмана для вычисления температуры на поверхностях стенки при граничных условиях III рода. При рассмотрении контактного теплообмена следует иметь в виду, что контактный скачок температуры это условная величина, которая используется для расчета действительного контактного теплового сопротивления. При определении критического диаметра теплопередачи цилиндрической стенки, необходимо учитывать, что он является физическим параметром и служит для выбора тепловой изоляции трубопроводов. При изучении путей интенсификации теплопередачи необходимо обратить внимание на интенсификацию теплопередачи путем увеличения коэффициентов теплоотдачи или за счет оребрения стенок.

Литература: [1] с. 24—45; [4], с. 22—46.

Вопросы для самоконтроля

1. Объяснить сущность граничных условий I, II, III рода. Показать графическую интерпритацию граничных условий III рода.

2. Как получается основное уравнение теплопередачи?

3. Объяснить выражение для плотности теплового потока через одно – и многослойную плоские стенки неограниченной длины.

4. Объяснить выражение для плотности теплового потока через одно – и многослойную цилиндрические стенки неограниченной длины.

5. Что такое тепловая проводимость и тепловое (термическое) сопротивление теплопроводности, теплоотдачи и теплопередачи, их размерность для плоской и цилиндрической стенки.

6. Что такое критический диаметр трубопровода, как это понятие используется на практике?

7. Что называется контактным теплообменом?

8. Какие способы применяются для интенсификации контактного теплообмена?

9. В каких случаях применяют ребристые стенки?

10. Какое существует общее правило для интенсификации теплопередачи?

Тема 1.4. Теплопроводность тел с внутренними источниками теплоты

Методические указания

При изучении темы необходимо обратить внимание на то, что при исследовании переноса теплоты а телах с внутренними источниками теплоты важно знать интенсивность объемного выделения (поглощения) теплоты, которая количественно характеризуется мощностью источников теплоты. При рассмотрении графических изображений распределения температур в пластине и цилиндрическом стержне следует обратить внимание на то, что температурное поле внутри тела должно быть симметричным относительно его продольной оси.

При изучении основ расчета электронагревателей необходимо уяснить, как составляется уравнение теплового баланса.

Литература: [1], с. 58—66; [4], с. 46—56.

Вопросы для самоконтроля

1. Привести определение и практические примеры теплопроводности тел с внутренними источниками тепла.

2. Что такое плотность объемного тепловыделения?

3. Написать и проанализировать дифференциальное уравнение теплопроводности при наличии внутренних источников тепла в прямоугольных и цилиндрических координатах.

4. Привести и объяснить уравнение температурного поля и расчетную формулу для определения количества тепла, участвующего в процессе, для плоской пластины. Изобразить графическую кривую распределения температуры в пластине.

5. Привести и объяснить уравнение температурного поля и расчетную формулу для определения количества тепла, участвующего в процессе, протекающем в цилиндрическом стержне. Изобразить графическую кривую распределения температуры в цилиндрическом стержне.

6. Из какого закона выводится уравнение теплового баланса при расчете электронагревателей?

7. Объяснить порядок расчета электрических нагревателей и привести рабочую формулу.