Билет №20 Вопрос 1. Теплообмен излучением между телами в неограниченном пространстве

К оличество тепла, которое отдается от одной поверхности другой:

где – приведенная степень черноты.

Средний угол излучения:

где – расстояние;

– степень черноты;

– лучеиспускательная способность абсолютно черного тела; =5,67 .

Вопрос 2. Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку

И меем однослойную цилиндрическую стенку с известным коэффициентом теплопроводности, внутренним диаметром ,внешним диаметром стенки , температура жидкости внутри стенки , температура среды, которая контактирует с внешней поверхностью цилиндра , известны коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и внешней среды и .

– температура на внутренней поверхности стенки;

– на внешней поверхности стенки.

Количество теплоты, которое получает внутренняя поверхность цилиндра, длиной 1м за единицу времени:

Количество теплоты, которое проходит от внутренней поверхности цилиндра к внешней поверхности при длине трубопровода 1м:

Количество теплоты, которое отводится от внешней поверхности цилиндра длиной 1 м за счет конвективного теплообмена с жидкостью с температурой :

Линейная плотность теплового потока через цилиндрическую стенку при ГУ III рода:

– общее, линейное сопротивление теплопередачи цилиндрической однослойной стенки, .

– линейный коэффициент теплопередачи однослойной цилиндрической стенки, , количество теплоты, предающейся в единицу времени от более нагретой жидкости к менее нагретой жидкости при разности температур между ними в 1° при длине (высоте) цилиндрической стенки в 1м.

Вопрос 3. Коэффициент массопередачи

Массопередача – массообмен через поверхность раздела или проницаемую стенку между двумя веществами.

Если рассмотреть массопередачу на примере паропроницаемости, то µ – количество водяного пара, которое будет диффундировать в течении 1 часа через 1м² плоской стенки ,толщиной 1м при разности парциальных давлений водяного пара с одной и другой её стороны в 1 Па.

Задача

Водопроводная труба находится в земле на глубине 1,15 м от ее поверхности. Коэффициент температуропроводности земли , начальная температура 7 . Определить время, когда температура поверхностей земли станет равной 0 , если бы температура поверхности земли стала равной -20 .

Билет №21 Вопрос 1. Теплообмен при вынужденном ламинарном движении жидкости в трубах

Если жидкость движется спокойно, без пульсаций, образуя струи, следующие очертаниям цилиндра, тогда можно предположить, что такое движение струйчатое или ламинарное.

При ламинарном течении перенос теплоты от одного слоя жидкости к другому по направлению нормали к стенке осуществляется путем теплопроводности. В то же время каждый слой имеет различную скорость продольного движения. Поэтому наряду с поперечным переносом теплоты путем теплопроводности происходит конвективный перенос теплоты в продольном направлении. Поэтому теплообмен при ламинарном течении зависит от гидродинамической картины движения.

Развитие процесса теплообмена вначале происходит качественно так же, как и при ламинарном слое у пластины. На некотором расстоянии от трубы тепловые пограничные слои смыкаются, и далее в процессе теплообмена участвует весь поток жидкости:

Обычно ламинарный режим на практике встречается при течении достаточно вязких теплоносителей, следовательно достаточно большое. На участке тепловой стабилизации локальный коэффициент теплоотдачи:

Далее и убывают с одинаковой скоростью и локальный коэффициент теплоотдачи становится постоянным. Здесь:

Средний коэффициент теплоотдачи:

Здесь при незначительных перепадах температуры жидкости на входе и выходе из трубы используется средняя арифметическая температура, при большом перепаде ( ) – средняя логарифмическая.

В реальных процессах на теплообмен влияет свободная конвекция, поэтому надо учитывать направление свободной конвекции по отношению к вынужденной.