2

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра “ А Э Т У С ”

Курсовая работа

по курсу «Теория теплообмена»

Выполнил:

студент гр. ЭТ-52-03 Питеров Е.В.

Руководитель: Петросов

Чебоксары – 2012

В работе рассматривается время нагрева в зависимости от способа нагрева при заданных данных: полутолщины плиты, коэффициента теплопроводности, коэффициента температуропроводности, температуры нагрева и удельной вводимой мощности. Рассмотрено четыре способа нагрева:

• поверхностный нагрев;

• нагрев внутренними источниками тепла, распределенными в пределах слоя толщиной х₁ = 0,0058м;

• нагрев внутренними источниками тепла, распределенными в пределах слоя толщиной х₂ = 0,029 м;

• нагрев внутренними источниками, равномерно распределенными по всему сечению.

Оглавление:

1. Задание для расчёта ...……… 4

2. Введение ...……… 5

3. Общие характеристики и расчёт

3.1. Непрерывно действующие распределенные источники

при граничных условиях второго род ...……… 5

3.2. Зависимости температуры нагрева от времени ...……… 10

3.3. Зависимости времени нагрева от вводимой мощности ...……… 23

3.4. Выводы ...……… 25

4. Литература ...……… 26

 Задание для расчёта

Исходные данные:

1) полутолщина плиты

;

2) коэффициент теплопроводности

;

3) коэффициент температуропроводности

;

4) температура нагрева

.

Расчет провести для четырех способов нагрева:

1) поверхностный нагрев, при котором задается удельная поверхностная мощность p₀;

2) нагрев внутренними источниками тепла, распределенными в пределах слоя толщиной

х₁ = 0,0058 м;

3) Нагрев внутренними источниками тепла, распределенными в пределах слоя толщиной

х₂ = 0,029 м;

4) нагрев внутренними источниками, равномерно распределенными по всему сечению.

Во всех случаях общая мощность p₀, вводимая в плиту площадью 1м², является одинаковой. Расчет необходимо провести для различных значений этой мощности:

p₀₁ = 42000 Вт/м²;

p₀₂ = 420000 Вт/м²;

p₀₃ = 4200000 Вт/м².

Начальная температура плиты принять равной нулю. Время нагрева до заданной температуры определить отдельно для поверхности плиты и ее середины. Зависимости температуры от времени построить для поверхности плиты и ее середины.

 Введение

Теплопередача, или теплообмен, - это учение о самопроизвольных необратимых процессах распределения (переноса) теплоты в пространстве с неоднородным полем температуры.

При проектировании различных теплосиловых установок: тепловых двигателей, компрессоров, холодильных машин, летательных аппаратов, технологического оборудования, особенно химической или пищевой промышленности, и ряда других устройств – следует учитывать процессы переноса теплоты; часто эти процессы становятся определяющими при выборе конструкции, в которых осуществляется оптимальный тепловой режим.

В некоторых инженерных сооружениях следует снижать интенсивность процессов переноса теплоты к их отдельным элементам.

При работе тепловых двигателей, компрессоров, холодильных установок, высокоскоростных летательных аппаратов отдельные части и узлы этих установок нагреваются. Для того чтобы конструкция работала надежно, необходимо предусмотреть меры, которые установили бы предел росту температуры. В противном случае нормальная работа таких установок может прекратится, так как конструкционные материалы при нагревании теряют прочность и при определенной температуре разрушаются.

При работе компактных электронных устройств генерируется теплота, которая может повысить температуру отдельных элементов до уровня, при котором устройство не будет выполнять своих функций.

Сложный процесс переноса теплоты разбивают на ряд более простых: теплопроводность, конвекция и теплообмен излучением. Такой прием упрощает его излучение. Кроме того, каждый простой процесс переноса теплоты подчиняется своим законам.

Различают молекулярный (перенос теплоты осуществляется посредством теплового движения микрочастиц в среде с неоднородным распределением температуры) и конвективный (перенос теплоты осуществляется в среде с неоднородном распределением скорости и температуры макроскопическими элементами среды при их перемещении) механизмы переноса теплоты.

Теплопроводностью называют молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленной наличием градиента температуры.

Конвективным теплообменом называют процесс, обусловленный совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты. В инженерной практике большое значение имеет частный случай этого способа переноса теплоты, а именно: теплоотдача – конвективный теплообмен между средой и поверхностью ее раздела с другой средой: твердым телом, жидкостью или газом.

Теплообмен излучением – это процесс, который происходит следующим образом: внутренняя энергия вещества превращается в энергию излучения (энергия фотонов или электромагнитных волн, излучаемых телом), далее происходит распространение излучения в пространстве (процесс переноса излучения), далее энергия излучения поглощается веществом, которое оказалось на пути фотонов или электромагнитных волн.

Процесс переноса теплоты (различными способами) от горячей жидкости к холодной через разделяющими их твердую стенку называют теплопередачей. В природных объектах и инженерных сооружениях теплота переносится всеми тремя способами одновременно. Во многих случаях удается выделить способ, на который приходится большая часть перенесенной теплоты, и поэтому упростить метод определения ее количества.

В тех случаях, когда это сделать не удаются, задача усложняется.

Теплообмен связан с весьма сложными процессами и при его излучении надо знать законы и методы анализа, применяемые в физике, термодинамике, гидрогазодинамике, а при излучении процессов в химически активных средах – и химии.

 Общие характеристики и расчёт