
- •3. 5. Вывод уравнения Фурье для одномерной задачи теплопроводности.
- •10.Нестационарная теплопроводность при гу 2
- •11. Безразмерная форма краевой задачи теплопроводности при гу-III-го рода
- •14. Сеточный метод решения одно- и двумерных задач нестационарной теплопроводности
- •15. Явная и неявная схемы численного определения температурных полей
- •13. Метод элементарного теплового баланса при численном решении задач теплопроводности.
- •17. Неявная схема численного решения двухмерной задачи теплопроводности
- •18.Физический принцип стационарности температурных полей.
- •19. Стационарное температурное поле в неограниченной пластине
- •20. Нелинейная стационарная теплопроводность в однослойной плоской стенке.
- •21. Стационарный тепловой поток через однослойную плоскую стенку при гу-I.
- •23. Стационарное температурное поле в полом цилиндре.
- •24.Стацтионарный тепловой поток через однослойный полый цилиндр при гу-I.
- •25.Стационарный тепловой поток через многослойный полый цилиндр при гу-I.
- •26. Стационарный тепловой поток через многослойный полый цилиндр при гу-III.
- •27. Стационарный тепловой поток через многослойную плоскую стенку при гу-III.
- •28. Вывод формулы для определения теплового потока через однослойный полый цилиндр.
- •29.Расчет величины плотности теплового потока в теле.
- •30.Температурный фактор задач конвективного теплообмена.
- •31.Схема Нуссельта для описания конвективного теплообмена.
- •32. Конвективный теплообмен при течении в трубах.
- •33.Внешняя и внутренняя задача конвективного теплообмена: особенности формирования теплового и гидродинамического пограничного слоёв, эффекты стабилизации
- •34.Переход течения на пластине из ламинарного в турбулентное и связанное с ним изменение нарастания толщины пограничного слоя и теплоотдачи
- •35.Особенности формирования динамического пограничного слоя во внешних задачах
- •36.Особенности формирования динамического пограничного слоя во внутренней задаче
- •37.Особенности формирования теплового пограничного слоя во внешней задаче
- •38.Особенности формирования теплового пограничного слоя во внутренней задаче
- •39.Стабилизация конвективного теплообмена по длине канала в ламинарном и турбулентном режимах течения
- •40.Теплообмен при свободной конвекции у вертикальной плиты
- •41.Третья (основная) теорема теории подобия и моделирования физических явлений
- •42.47.Вывод аргумента Ra для описания теплоотдачи при свободной конвекции
- •43.Вывод критериев подобия из рассмотрения уравнения нестационарного теплопереноса в потоке (уравнения Фурье-Кирхгофа)
- •44.Обоснование формы критериальных зависимостей для описания конвективного теплообмена
- •45.Критериальные формулы для описания теплообмена при свободной конвекции
- •46.Физический смысл критериев Re, Pr, Pe
- •48.Физическое обоснование условий, необходимых и достаточных для подобия явлений одной природы
- •49.Вывод критериев подобия из рассмотрения уравнения нестационарного течения (уравнения Навье - Стокса)
- •50.Температурный фактор в критериальных формулах для описания конвективного теплообмена
- •51.Критериальные формулы для описания конвективного теплообмена при обтекании пластины
- •52.Теплообмен при свободной конвекции в большом объёме
- •53.Тепловая изоляция труб и цилиндрических сосудов: обоснование выбора толщины изоляции
- •54.Конвективный теплообмен при турбулентном режиме течения в канале
- •55.Гидродинамика и теплообмен при поперечном обтекании одиночного цилиндра пучка труб.
- •56. Гидродинамика и теплообмен при обтекании коридорного и шахматного пучка труб
- •57.Основные законы равновесного теплового излучения твёрдых тел
- •58.Механизм излучения твёрдых тел, равновесное тепловое излучение. Закон Стефана-Больцмана
- •59.Определение результирующего лучистого теплового потока между твёрдыми телами и между газом и твёрдым телом
- •60.Особенности излучения газов. Степень черноты смеси газов
- •61.Метод расчёта результирующего лучистого потока энергии между твёрдыми телами и между газом и твёрдым телом
- •62.Роль экранов в лучистом теплообмене твёрдых тел. Экранно-вакуумная тепловая изоляция
- •63.Теплообмен при кипении жидкости в большом объёме
- •64.Условие существования газового пузырька
- •65.Кризис кипения в сосуде - механизм явления, интенсивность теплообмена
- •66.Критериальные зависимости для описания теплоотдачи при кипении
- •67.Кризис кипения движущейся жидкости – механизм явления и интенсивность кипения
- •68.Теплообмен при конденсации паров
- •69.Предпосылки теории Нуссельта для определения интенсивности теплоотдачи при конденсации
- •70.Критериальные зависимости для описания теплообмена при плёночной конденсации паров
- •70. Критериальные зависимости для описания теплообмена при плёночной конденсации паров
- •71.Теплообмен при волнообразовании и при турбулизации течения плёнки конденсата
- •72.Влияние неконденсирующихся газов и факторов эксплуатации конденсаторов паровых турбин на теплообмен при конденсации
- •74. Влияние неконденсирующихся газов в газовой смеси на теплообмен при конденсации
- •75.Основные элементы теории массопроводности. Гипотеза а. Фика: содержание, физический смысл, область применения.
- •76.Гипотеза а. Фика. Граничные условия уравнения массопроводности: гу-I,гу-II,гу-III,гу-IV рода.
- •78.Тройная аналогия между переносом тепла, вещества и количества движения
- •79.Обратные задачи теплопроводности, их особенности
- •80.Теплообмен в разряжённых газах
- •81.Теплообмен при больших дозвуковых скоростях газа
- •82.Способы интенсификации конвективного теплообмена
- •83.Оребрение теплообменных поверхностей
- •84.Основные требования, предъявляемые к теплообменным аппаратам
- •85.Классификация теплообменных аппаратов
- •86.Уравнения, лежащие в основе расчёта теплообменных аппаратов
- •86. Принципы теплового расчета теплообменника.
- •87.Определение среднего температурного напора
31.Схема Нуссельта для описания конвективного теплообмена.
Предположение, выдвинутое немецким физиком В.Нуссельтом о том, что каким бы ни был режим вынужденного или свободного течения жидкости, в любом случае у поверхности твердого тела формируется ламинарное движение.
На
рис. 2.1 изображено распределение
температуры, которая изменяется от
значения TW
на омываемой поверхности до температуры
невозмущенной части течения, принимая
промежуточные значения
в той его части, которая испытывает
«холодящее» действие стенки.
Значение
плотности теплового потока в стенку
может быть рассчитано двояко: 1) с
использованием искомого коэффициента
теплоотдачи
по формуле
; 2)
с привлечением гипотезы Фурье для
описания переноса тепла в ламинарно
движущихся пристенных слоях жидкости
где
f
- коэффициент молекулярной теплопроводности
движущейся среды (находится из справочных
таблиц или графиков) и
.
Приравнивая правые части формул (2.1) и
(2.2), получаем зависимость для определения
в рассматриваемом сечении потока
.
32. Конвективный теплообмен при течении в трубах.
Формирование
круглой трубе динамического пограничного
слоя.
Во
входном сечении трубы x
=
0 профиль скоростей равномерный (скорость
равна среднерасходной скорости w0)
Чем дальше отстоит сечение потока от
входного, тем большей становится толщина
динамического пограничного слоя ,
w0,1 >
w0.
На расстоянии от входа, равном
,
пограничный слой смыкается на оси трубы,
т.е. его толщина становится равной ее
радиусу – =
d/2.
Дальнейшее увеличение
невозможно и профиль скорости в потоке
не изменяется в его более удаленных от
входа в трубу сечениях.
Детальная картина течения в канале зависит от величины критерия Рейнольдса.
Формирование
в круглой трубе теплового пограничного
слоя.
Во входном сечении трубы профиль
температуры
в потоке равномерный, а температура
поверхности трубы TW
везде одинакова (рис. 2.9, а).
По мере удаления потока от входного
сечения толщина теплового пограничного
слоя T
становится все большей, и в сечении,
отстоящем на расстоянии
,
она максимальна и равна радиусу трубы
T
= d/2
(рис. 2.9, б;
2.9, в).
Однако профиль температуры в потоке
будет изменяться вниз по течению, так
как процесс теплообмена продолжается
и температура
в каждой точке потока будет стремиться
к температуре поверхности TW.
Однако, как показывают исследования,
перестройка профиля температуры в
потоке при этом будет такой, что при
L/d >
число Нуссельта остается неизменным.
33.Внешняя и внутренняя задача конвективного теплообмена: особенности формирования теплового и гидродинамического пограничного слоёв, эффекты стабилизации
Особенность внешнего вынужденного обтекания тел - поток жидкости (газа) по нормали к омываемой поверхности простирается достаточно далеко от нее.
Формирование
на поверхности обтекаемой пластины
динамического пограничного слоя.
У передней кромки пластины x
=
0
профиль скоростей равномерный (скорость
равна w).
Скорость более удаленных от поверхности
слоев потока становится меньшей, чем
w,
толщина динамического пограничного
слоя
становится больше.
- такое расстояние, на котором w
мало отличается от w.
Во внешней задаче нет принципиальных
ограничений на величину ,
она может стать сколь угодно большой.
Формирование
теплового пограничного слоя. По
мере продвижения потока от передней
кромки (x
=
0) большей становится толщина теплового
пограничного слоя Т.
T
- расстояние, на котором
мало отличается от
.
Во внешней задаче нет принципиальных
ограничений и на величину Т.
Формирование в круглой трубе динамического пограничного слоя.
Во
входном сечении трубы x
=
0 профиль скоростей равномерный (скорость
w0)
Чем дальше отстоит сечение потока от
входного, тем большей становится толщина
динамического пограничного слоя ,
w0,1 >
w0.
На расстоянии от входа, равном
,
толщина пограничного слоя становится
равной радиусу трубы =
d/2.
Дальнейшее увеличение
невозможно и профиль скорости в потоке
не изменяется в его более удаленных от
входа в трубу сечениях. Во внутренней
задаче, есть предел увеличению толщины
динамического пограничного слоя
и вследствие этого имеет место явление
гидродинамической стабилизации течения.
Формирование в круглой трубе теплового пограничного слоя.
Во
входном сечении трубы профиль температуры
в потоке равномерный, а температура
поверхности трубы TW
везде одинакова. По мере удаления потока
от входного сечения толщина теплового
пограничного слоя T
становится все большей, и в сечении,
отстоящем на расстоянии
,
она максимальна и равна радиусу трубы
T
= d/2.
Во внутренней задаче есть предел
увеличению толщины теплового пограничного
слоя и вследствие этого имеет место
явление тепловой стабилизации в том
смысле, что, начиная с определенного
сечения потока, число Нуссельта остается
неизменным.