Глава 4. Нестаціонарні температурні поля………………………….

4.1. Загальні визначення…………………………………………………..

4.2. Нагрів тонких тіл постійним тепловим потоком……………………

4.3. Нагрів тонкого тіла при постійній температурі печі……………….

4.5. Нагрів тіл з обмеженою теплопровідністю………………………….

4.6. Розв’язання диференційного рівняння теплопровідності………….

Глава 5. Теплообмінні апарати…………………………………………..

Глава 6. Основи теорії масообміну…………………………………….

ЛІТЕРАТУРА……………………………………………………………………..

Передмова

Наука про переніс у просторі енергії та маси є однією з найбільш сучасних областей знання. Актуальні галузі техніки (атомна енергетика, космонавтика, газові турбіни, авіаційні двигуни та ін.), постійна інтенсифікація діючих технологічних процесів ( в металургії: процес плавки металів, нагрів заготовок під обробку тиском або термообробку, виробництво і прокатка великовантажних злитків, установки безперервного розлиття сталі і т.ін.), теплоенергетичні установки, а також ряд інших об’єктів практичної діяльності сучасного суспільства вимагають необхідність використання та розвитку теорії переносу субстанції ( енергії, маси речовини).

У зв’язку з цим, зараз особливе значення знаходить теорія тепло-масопереносу в розвитку промисловості країни. Будівництво нових і експлуатація діючих енергетичних і технологічних установок вимагають відповіді на багато інженерних питань передачі теплоти і маси речовини на відстань. Тому сучасний інженер має бути здібним давати розв’язання подібних питань, для чого, перш за все, необхідне знання теорії тепло- масообміну.

Глава 1 теплопровідність. Основні поняття і визначення

1.1 Теплопровідність

Передача теплоти від однієї частини тіла до іншої або від одного тіла до іншого, що знаходиться у співдотиканні з першим, називається теплопровідністю. Аналітична теорія теплопровідності ігнорує молекулярну будову речовини; вона розглядає речовину не як сукупність окремих дискретних частинок, а як суцільне середовище - континуум.

1. Температурне поле

Як і кожне інше фізичне явище, процес теплопровідності відбувається у просторі та часі. Таким чином, можна записати в декартових координатах

( 1.1 )

де x,y,z– координати; - час.

Сукупність миттєвих значень температури в усіх точках простору,що вивчається, називається температурним полем. Відрізняють стаціонарні та нестаціонарні температурні поля. Стаціонарне поле з часом не змінюється, залежить тільки від координат:

=0. ( 1.2 )

Нестаціонарне температурне поле залежить від часу

( 1.3 )

Температурне поле може бути одно-, дво- та тривимірне

( 1.4 )

( 1.5 )

. ( 1.6 )

1.2 Градієнт температури

Важливим поняттям в теорії теплопровідності є градієнт температури.

Якщо всі точки тіла, що мають однакову температуру,з’єднати однією поверхнею, то отримаємо ізотермічну поверхню. Переріз ізотермічних поверхонь площиною дає сімейство ізотермічних ліній.

На рис. 1.1 зображені: t - температура ізотермічної лінії; n – вектор нормалі до цієї лінії з початком в точці О; - відстань між ізотермами; - приріст температури між ізотермами.

Рисунок 1.1. Розташування ізотермічних ліній

Границя відношення приросту температури до відстані між ізотермами , яка наближається до нуля, називається градієнтом температури.

( 1.7 )

У загальному вигляді маємо

, ( 1.8 )

де n вектор, нормальний до ізотермічної поверхні. Градієнт також позначається символом (набла), тобто

. ( 1.9 )

Градієнт температури є вектором, позитивно спрямований у сторону підвищення температури.

Взагалі теплота усередині речовини шляхом теплопровідності розповсюджується у напрямку зниження температури. Цей процес є довільним.