МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУВПО «ВГТУ»)

Факультет заочного образования

Кафедра теоретической и промышленной теплоэнергетики

Контрольная работа №1

по дисциплине: «Тепломассобмен»

Выполнил студент гр.ПТ-103_______________________________А.А. Горшков

^{подпись, дата Инициалы, фамилия}

Руководитель С.В. Дахин

^{подпись, дата Инициалы, фамилия}

Нормконтроль С.В. Дахин ^{подпись, дата Инициалы, фамилия}

Защищена________________ Оценка______________

^дата

2012

Содержание

1 Теоретический вопрос 1 3

2 Теоретический вопрос 2 4

3 Теоретический вопрос 3 5

4 Теоретический вопрос 4 7

4 Задача 1 8

6 Задача 2 11

7 Задача 3 14

Список литературы 18

1 Теоретический вопрос 1

Вопрос:

Пользуясь справочными данными, приведите два-три наименования материалов с высоким коэффициентом теп­лопроводности. Укажите область применения этих материалов.

Ответ:

Материал	Коэффициент теплопроводности при 300 К, Вт/(м∙К)	Область применения
Медь	386	В качестве проводников электричества. Пример: электрические провода, кабели
Алюминий	204

2 Теоретический вопрос 2

Вопрос:

Дайте понятие температурного поля. Назовите характеристики температур­ного поля. Приведите примеры.

Ответ:

Температурное поле - это совокупность значений температуры во всех точках изучаемого пространства для каждого момента времени.

Аналитическое исследование теплопроводности сводится к изучению пространственно – временного изменения температуры, т.е. к нахождению уравнения:

(2.1)

Уравнение (2.1) представляет математическое выражение температурного поля.

Различают стационарное и нестационарное температурные поля. Уравнение (2.1) является записью нестационарного температурного поля, когда температура изменяется с течением времени и от одной точки к другой. Такое поле отвечает неустановившемуся режиму теплопроводности.

Если тепловой режим является установившимся, то температура в каждой точке поля с течением времени остается неизменной и такое температурное поле называется стационарным. В этом случае температура является функцией координат:

(2.2)

Температурное поле, соответствует уравнениям (2.1) и (2.2), является пространственным, так как температура является функцией трех координат. Если температура есть функция двух координат, то поле называется двухмерным и его запись для стационарного и не стационарного режимов имеет вид:

(2.3)

Если температура есть функция одной координаты, то поле называется одномерным:

(2.4)

Одномерное стационарное температурное поле записывается в следующем виде:

(2.5)

Важнейшая характеристика температурного поля – это температурный градиент.

Градиент температуры – есть вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону возрастания температуры и численно равный производной от температуры по этому направлению.

(2.6)

где - единичный вектор, нормальный к изотермической поверхности и направленный в сторону возрастания температуры; - производная температуры по нормали n.

Пример температурного поля: радиатор отопления.

3 Теоретический вопрос 3

Вопрос:

Сформулируйте закон теплоотдачи Ньютона-Рихмана. Дайте пояснения к величинам, входящим в аналитическое выражение закона; проиллюстрируйте графиком характер изменения температуры жидкости вблизи тепловоспринимающей поверхности.

Ответ:

Согласно закону Ньютона-Рихмана количество теплоты, отдаваемое единицей поверхности тела в единицу времени, пропорционально разности температур поверхности тела и окружающей среды:

, (3.1)

где α – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом теплоотдачи, Вт/(м²К).

Коэффициент теплоотдачи характеризует интенсивность теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой. Численно он равен количеству теплоты, отдаваемому (или воспринимаемому) единицей поверхности в единицу времени при разности температур между поверхностью тела и окружающей средой, равной одному градусу.