Раздел 2. Основы теории теплообмена.

Тема 2.1 Основные понятия и определения.

Скорость переноса теплоты. Кондукция, конвекция, излучение. Общие понятия и определения.

Литература [1, c. 72-73].

Вопросы для самопроверки:

1. Какой процесс преобладает при передаче теплоты через стены помещения?

2. Как передается теплота от Солнца к Земле?

Тема 2.2 Кондуктивный теплообмен

Теплопроводность при стационарном режиме. Закон Фурье. Теплопроводность стенок при граничных условиях 1 рода. Теплопроводность при нестационарном режиме. Методы решения задач: метод интегрального преобразования Фурье; метод Лапласа; метод конечных разностей; метод регулярного режима. Охлаждение (нагревание) тел простой формы. Основы расчета задач теплопроводности на ЭВМ.

Литература [1, c. 73-75, 118-122].

Вопросы для самопроверки:

1. Как передается теплота в процессе теплопроводности (кондукции)?

2. сформулируйте основной закон теплопроводности.

3. Каков закон распределения температуры по толщине плоской и цилиндрической стенок?

4. Всегда ли с увеличением толщины изоляции цилиндрической трубы тепловой поток через нее уменьшается?

5. Какова методика расчета нагрева и охлаждения тел простейшей геометрической формы с помощью комплексов Био и Фурье?

Тема 2.3 Конвективный теплообмен

Дифференциальные уравнения теплообмена: движения (Навье-Стокса); энергии (Фурье–Кирхгофа); неразрывности. Краевые условия. Основные положения теории пограничного слоя. Исследование теплоотдачи методами пограничного слоя.

Основные теории подобия. Условия подобия физических явлений. Числа подобия. Уравнения подобия.

Теплоотдача при вынужденном движении жидкости: вдоль плоской поверхности; в каналах; при поперечном омывании одиночной трубы и пучков труб. Расчетные уравнения.

Теплоотдача при свободном движении жидкости: в неограниченном, полуограниченном и ограниченном объемах. Расчетные уравнения.

Теплообмен при изменении агрегатного состояния. Теплообмен при кипении: механизм процесса кипения; кризисы кипения. Теплоотдача при пузырьковом и пленочном кипении жидкости в большом объеме. Пленочная и капельная конденсации. Теплоотдача при конденсации чистых паров у вертикальных и горизонтальных труб. Факторы, влияющие на интенсивность теплообмена. Расчетные уравнения.

Литература [1, c.79-103].

Вопросы для самопроверки:

1. Что характеризует коэффициент теплоотдачи?

2. Почему при турбулентном течении теплопередача выше, чем при ламинарном?

3. Сформулируйте основной закон теплоотдачи конвекцией.

4. Какой комплекс характеризует вынужденную конвекцию?

5. Какой комплекс характеризует свободную конвекцию?

6. Что характеризует числа Нуссельта?

7. Что такое определяющая температура и определяющий размер?

8. Почему при обтекании стенки жидкостью в непосредственной близости от поверхности стенки температурный градиент резко увеличивается?

Тема 2.4 Теплообмен излучением

Основные понятия и определения, тепловой баланс лучистого теплообмена. Законы теплового излучения. Теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной средой. Защита от излучения. Излучение газов. Теплообмен в топках и камерах сгорания.

Литература [1, c. 103-111].

Вопросы для самопроверки:

1. Что происходит с лучистой энергией, падающей на поверхность твердого тела?

2. Что такое абсолютно черное, абсолютно белое и диатермическое тело?

3. Сформулируйте закон смещения Вина и объясните его связь с законом Планка.

4. О чем говорит закон Кирхгофа и каково его практическое применение?

5. Сформулируйте закон Стефана-Больцмана и объясните его связь с законом Планка.

6. Дайте определение абсолютно черного и серого тел, поглощательной способности и степени черноты.

7. Докажите, что коэффициент поглощения серого тела равен его степени (коэффициенту) черноты.

8. Для чего нужны экраны и какими свойствами они должны обладать?

9. Как определяется лучистый поток между параллельными плоскими стенками и для тела, находящегося внутри другого полого тела?

10. Что такое сплошной и селективный спектры излучения? У каких тел они наблюдаются?

11. Каковы особенности излучения газов?

12. Как определяется степень (коэффициент) черноты газовой среды?