Контрольные вопросы

1 Тепломассообмен. Основные механизмы и законы переноса теплоты и вещества.

2 Теплопроводность. Температурное поле и закон Фурье.

3 Краевая задача теплопроводности. Нагрев и охлаждение твердого тела.

4 Стационарная теплопроводность через плоскую стенку. Температурное поле и термическое сопротивление. Многослойная стенка.

5 Теплопередача через плоскую стенку. Условие стационарности и термическое сопротивление.

6 Влияние кривизны стенки на стационарное температурное поле. Теплопередача через цилиндрический и шаровой слой

7 Тепловая изоляция поверхностей. Выбор материала изоляции для тонких трубопроводов.

8 Методы интенсификации теплопередачи. Принцип оребрения поверхностей и расчет теплопередачи.

9 Конвективный теплообмен: физические представления и математическое описание. Теплоотдача. Дифференциальное уравнение теплоотдачи.

10 Представление о теории подобия. Моделирование конвективного теплообмена и критериальные уравнения теплоотдачи.

11 Теплоотдача при вынужденном течении жидкости. Инженерный расчет теплоотдачи.

12 Теплоотдача при свободной конвекции в большом объеме и в ограниченных зазорах.

13 Особенности теплоотдачи при кипении и конденсации.

14 Основные закономерности тепломассообмена. Метод аналогии процессов переноса.

15 Основные законы теплового излучения. Модель серого тела.

16 Теплообмен излучением через газовый слой. Тепловая защита с помощью экранов.

17 Комбинированный (сложный) теплообмен. Радиационно-конвективная теплоотдача.

18 Теплообменные аппараты. Классификация и проектный расчет рекуператоров.

4

Исходные положения

Обмен внутренней энергией между телами (или частями одного тела), имеющими различную температуру, называется теплообменом.

Теплообмен – это самопроизвольный, необратимый процесс передачи тепла (точнее, передачи энергии в форме тепла) в пространстве, обусловленный наличием разности температур . Согласно второму закону термодинамики, теплота самопроизвольно переходит от области высокой температуры к области, имеющий более низкую температуру.

Различают три способа теплообмена: теплопроводность (или кондукция), перенос тепла конвекцией (конвекция) и тепловое излучение (радиационный теплообмен). В реальных условиях эти способы в чистом виде встречаются редко, они обычно сопутствуют друг другу (сложный или комбинированный теплообмен).

Теплопроводность – это молекулярный (микроскопический) перенос тепла в неоднородном температурном поле тела. В газах теплопроводность осуществляется путем диффузии молекул, а жидкостях и твердых телах – диэлектриках – путем упругих волн. В металлах теплопроводность обусловлена движением свободных электронов. В чистом виде теплопроводность проявляется в твердых телах или неподвижных слоях газа или жидкости.

Конвекция возможна только в подвижной среде. Перенос тепла конвекцией – это макроскопическое перемещение объемов жидкости или газа в пространстве с различными температурами.

Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью на уровне «контакта» микрочастиц среды. Такой двойной механизм переноса тепла в подвижной сплошной среде за счет конвекции и теплопроводности называют конвективным теплообменом. Для практики наиболее важен частный случай конвективного теплообмена – теплоотдача: обмен теплом между потоком жидкости или газа и поверхностью твердого тела.

Тепловое излучение – процесс распространения теплоты электромагнитными волнами. Процесс превращения внутренней энергии тела в энергию излучения, перенос излучения (как правило, через газообразную среду) и ее поглощение другим телом называется тепловым излучением (тепловой радиацией).

Типичным для практики является теплообмен между двумя средами (теплоносителями) через разделяющую их твердую стенку, который называют теплопередачей.

Многие процессы теплообмена сопровождаются переносом вещества (массы), например, процессы фазовых или химических превращений, процессы смешивания и другие. Совместно протекающие процессы переноса тепла и вещества в пространстве называют тепломассообменом.