175

Введение

На современном этапе экономического и социального развития страны требуется проведение целенаправленной энергосберегающей политики. В настоящее время для снабжения теплом всех отраслей народного хозяйства и коммунально-бытового сектора затрачивается примерно треть всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов. Поэтому рациональное использование теплоты в технологическом и теплоэнергетическом оборудовании, в строительной индустрии, системах теплогазоснабжения и вентиляции имеет первостепенное значение.

Принципы работы, проектирования и расчета теплоэнергетического и теплоиспользующего оборудования основаны на закономерностях теории тепломассообмена, который, наряду с технической термодинамикой, является теоретической базой теплотехники и теплоэнергетики.

Цель изучения дисциплины – обеспечить теоретическую и практическую подготовку студентов в области тепломассообмена, развить умение и привить навыки творческого использования основных закономерностей тепломассообмена при проектировании, строительстве и эксплуатации систем теплогазоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, теплогенерирующих установок и строительных конструкций зданий.

1. Виды теплообмена

Теория теплообмена представляет собой науку, которая изучает законы распространения и передачи теплоты между телами. Вместе с термодинамикой учение о теплообмене составляет теоретические основы теплотехники.

Различают три вида теплообмена: теплопроводность (или кондукция), конвекция и тепловое излучение.

Теплопроводностью называется перенос теплоты, возникающий при непосредственном соприкосновении между частицами тела.

В жидкостях наряду с теплопроводностью теплота может распространяться также путем перемещения и перемешивания между собой более или менее нагретых частиц самой жидкости. Такой вид распространения теплоты называется конвекцией. В целом явление передачи теплоты при соприкосновении стенки с жидкостью путем теп­лопроводности и дальнейшее распространение ее в жидкости за счет конвекции (а также процесс, протекающий в обратном направлении) называется конвективным теплообменом или теплоотдачей.

Тепловым излучением или лучеиспусканием, называется и перенос энергии в виде электромагнитных волн между двумя взаимно излучающими поверхностями. При этом происходит двойное прев­ращение энергии: тепловой энергии в лучистую на поверхности тела, излучающего теплоту, и лучистой энергии в тепловую на поверхности тела, поглощающего лучистую теплоту.

Частные процессы переноса теплоты — теплопроводность, конвекция и лучеиспускание — обычно происходят одновременно. Например, в топочных устройствах различных технологических установок конвективный перенос теплоты сопровождается тепловым излучением. В этом случае процесс переноса теплоты называется сложным теплообменом.

В теплообменных аппаратах, как правило, происходят одновременно различные виды теплообмена. Например, в паровом котле теплота передается от продуктов сгорания топлива к стенкам кипятильных труб путем излучений конвекции, через металл стенок труб теплота распространяется путем теплопроводности, и далее осуществляется процесс теплоотдачи кипящей воде или пару. Такой процесс переноса теплоты греющей среды через стенку к нагреваемой среде называется теплопередачей.

Многие процессы переноса теплоты сопровождаются переносом вещества — массообменном. Совместное протекание процессов теплообмена и массообмена называется тепломассообменом.