Контрольні запитання до і–ііі розділів

1. Що таке теплообмін і теплоносії?

2. Методи перенесення тепла: теплопровідність, конвекція, теплове випро­мінювання.

3. Фізичний зміст процесів тепловіддачі і теплопередачі.

4. Передача тепла теплопровідністю. Закон Фур’є.

5. Густина теплового потоку.

6. Диференціальне рівняння теплопровідності.

7. Теплопровідність плоскої стінки.

8. Теплопровідність циліндричної стінки.

9. Теплове випромінювання.

10. Закони Стефана–Больцмана і Кірхгофа.

11. Взаємне випромінювання двох твердих тіл.

12. Випромінювання газів.

13. Передача тепла конвекцією. Конвективний теплообмін.

14. Закон тепловіддачі Ньютона. Коефіцієнт тепловіддачі.

15. Диференціальне рівняння теплообміну (рівняння Фур’є–Кірхгофа).

16. Теплова подібність.

17. Модифіковані критерії подібності.

18. Методи розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі за різних режимів (без зміни агрегатного стану).

19. Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі за вимушеного руху теплоносія (ламінарний, перехідний і турбулентний режими, природна конвекція).

20. Тепловіддача під час зміни агрегатного стану.

21. Конденсація на горизонтальній і вертикальній поверхнях.

22. Тепловіддача під час конденсації парогазової суміші.

23. Теплообмін у разі безпосереднього контакту фаз.

24. Теплообмін в нерухомому зернистому шарі.

25. Складна тепловіддача.

26. Теплопередача. Теплопередача за постійних температур теплоносіїв (плоска стінка, циліндрична стінка).

27. Середня рушійна сила процесу теплопередачі.

28. Рівняння теплопередачі за прямотечійного і протитечійного рухів теплоносіїв.

29. Нестаціонарний теплообмін.

30. Нагрівання, охолодження і конденсація.

31. Нагрівання водяною парою (глуха і гостра водяна пари).

32. Нагрівання гарячою водою.

33. Нагрівання продуктами згоряння.

34. Нагрівання високотемпературними теплоносіями (перегріта вода, мінеральні мастила, висококиплячі органічні рідини, розплавлені солі, ртуть і рідкі метали).

35. Нагрівання електричним струмом (електричний опір, індукційне нагрівання, високочастотне нагрівання).

36. Охолодження. Методи охолодження.

37. Конденсація парів.

38. Конструкції теплообмінників (поверхневі теплообмінники змішування).

39. Трубчасті теплообмінники.

40. Змійовикові теплообмінники.

41. Зрошувальні і пластинчасті теплообмінники.

42. Реберні і спіральні теплообмінники.

43. Теплообмінні пристрої реакторів.

44. Порівняльна характеристика теплообмінних апаратів.

45. Конденсатори змішування.

46. Порядок розрахунку теплообмінників.

Основні залежності та розрахункові формули до і–ііі розділів Теплопровідність

1. Рівняння теплопровідності для встановленого теплового потоку через одношарову плоску стінку:

, (I-III.1)

де q – питомий тепловий потік (питоме теплове навантаження), Вт/м²; Q – тепловий потік (витрата теплоти), Вт; F – площа поверхні стінки, м²; t_r та t_x – температури гарячої та холодної поверхонь стінки, К або С; – термічний опір стінки, (м²К)/Вт; – товщина стінки, м; – коефіцієнт теплопровідності, Вт/(мК).

Рівняння теплопровідності для встановленого теплового потоку через багатошарову плоску стінку:

. (I-III.2)

2. Для циліндричної одношарової стінки середня площа поверхні визнача­ється за формулою

, (I-III.3)

де d₁ та d₂ – внутрішній та зовнішній діаметри, м; L – довжина циліндра, м.

Рівняння теплопровідності для встановленого теплового потоку через одношарову циліндричну стінку:

, (I-III.4)

де .

Якщо , то замість обчислення за формулою (I-III.3), можна з достатньою точністю приймати для середньої площі поверхні одношарової циліндричної стінки величину

. (I-III.5)

Рівняння теплопровідності для встановленого теплового потоку через багатошарову циліндричну стінку:

, (I-III.6)

де d_в та d_з – внутрішній та зовнішній діаметри кожного циліндричного шару.

3. За відсутності експериментальних даних коефіцієнт теплопровідності рідини за температури 30 ⁰С можна розрахувати за формулою

, (I-III.7)

де с – питома теплоємність рідини, Дж/(кгК); – густина рідини, кг/м³; М – мольна маса рідини, кг/кмоль; А – коефіцієнт, який залежить від ступеня асоціації рідини. Для асоційованих рідин (вода) – А = 3,5810^-3, для неасоційованих рідин (бензол) – А = 4,2210^-8.

Коефіцієнт теплопровідності рідини за температури t визначається за формулою

, (I-III.8)

де – температурний коефіцієнт. Значення 10³:

Анілін..............1,4 …Метиловий спирт.....1,2 …..Хлорбензол............1,5

Ацетон.............2,2 …Нітробензол.............1,0 …..Хлороформ.............1,8

Бензол..............1,8 …Пропіловий спирт....1,4 ….Етилацетат..............2,1

Гексан...............2,0 …Оцтова кислота.........1,2 …Етиловий спирт.....1,4

Коефіцієнт теплопровідності водного розчину за температури t визначається

, (I-III.9)

де та – коефіцієнти теплопровідності розчину та води.

4. Коефіцієнт теплопровідності газу за невисоких тисків обчислюється як

, (I-III.10)

де – динамічний коефіцієнт в’язкості газу, Пас; В = 0,25(9k – 5); – показник адіабати; та – питома теплоємність газу за сталого тиску i сталого об’єму, відповідно Дж/(кгК).

Оскільки для газів цієї атомності співвідношення є величиною приблизно однаковою, то для одноатомних газів – В = 2,5 для двоатомних – В = = 1,9, для триатомних – В = 1,72.

Для розрахунку коефіцієнта теплопровідності суміші газів правило адитивності взагалі не застосовується.