
- •Основные способы распространения тепла.
- •Основной закон теплопроводности – закон Фурье.
- •Что такое коэффициент теплопроводности, его размерность, от чего зависит его величина, где его взять для выполнения расчетов?
- •Порядок величины коэффициента теплопроводности для различных веществ?
- •Виды конвекции и чем они отличаются?
- •Основное уравнение конвективного теплопереноса – уравнение Ньютона.
- •Что такое коэффициент теплоотдачи, его размерность, как его определить для выполнения расчетов?
- •28. От чего зависит коэффициент теплоотдачи? Порядок его величины для различных случаев теплообмена.
- •Что такое коэффициент теплопередачи, и от чего он зависит?
- •К ак рассчитать тепловой поток теплопроводностью через плоскую стенку?
- •Как рассчитать тепловой поток через многослойную плоскую стенку?
- •Как рассчитать тепловой поток излучением между двумя бесконечными плоскими стенками? Между телами произвольной формы?
- •Как рассчитать средний температурный напор t в теплообменнике? При каких условиях среднелогарифмический напор можно заменить среднеарифметическим?
Основные способы распространения тепла.
Основной закон теплопроводности – закон Фурье.
Что такое коэффициент теплопроводности, его размерность, от чего зависит его величина, где его взять для выполнения расчетов?
Порядок величины коэффициента теплопроводности для различных веществ?
Виды конвекции и чем они отличаются?
Основное уравнение конвективного теплопереноса – уравнение Ньютона.
Что такое коэффициент теплоотдачи, его размерность, как его определить для выполнения расчетов?
От чего зависит коэффициент теплоотдачи? Порядок его величины для различных случаев теплообмена.
Что такое коэффициент теплопередачи, и от чего он зависит?
Как рассчитать тепловой поток теплопроводностью через плоскую стенку?
Как рассчитать тепловой поток теплопередачи через многослойную плоскую стенку?
Теплообмен излучением
Теплообмен при кипении.
Как рассчитать тепловой поток излучением между двумя бесконечными плоскими стенками?
Как рассчитать средний температурный напор t в теплообменнике? При каких условиях среднелогарифмический напор можно заменить среднеарифметическим?
Основные этапы выполнения теплового и конструктивного расчета теплообменника.
Понятие и способы определения критериев Рейнольдса, Прандтля, Нуссельта, Грасгоффа, Био и Фурье
Основные способы распространения тепла.
Три основных способа передачи тепла: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение.
Теплопроводность представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах (или между ними), обусловленный переменностью температуры в рассматриваемом объеме.
Конвекция возможна только в текучей среде. Под конвекцией теплоты понимают процесс ее переноса при перемещении объемов жидкости или газа (текучей среды) из области с одной температурой в область с другой температурой. При этом перенос теплоты всегда связан с переносом самой среды.
Тепловое излучение – процесс распространения теплоты с помощью электромагнитных волн, обусловленный только температурой и оптическими свойствами излучающего тела. При этом внутренняя энергия тела (среды) переходит в энергию излучения. Процесс превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса излучения и его поглощения веществом называется теплообменом излучением.
Основной закон теплопроводности – закон Фурье.
Согласно гипотезе Фурье количество теплоты dQ, Дж, проходящее через элемент изотермической поверхности dF за промежуток времени d, пропорционально температурному градиенту t/n:
.
Или
,
где q – плотность теплового потока,
Вт/м2.
Что такое коэффициент теплопроводности, его размерность, от чего зависит его величина, где его взять для выполнения расчетов?
Коэффициент теплопроводности , Вт/(мК), численно равен количеству теплоты, которое проходит через единицу изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.
Для расчетов коэффициент теплопроводности определяется из табличных данных.
Величина коэффициента теплопроводности зависит от температуры.
Порядок величины коэффициента теплопроводности для различных веществ?
Для газов: коэффициент теплопроводности лежит в пределах от 0,006 до 0,1 Вт/(мК). Аномально высокие значения коэффициента теплопроводности имеют гелий и водород – в 5-10 раз больше, чем у других газов (до 0,2 Вт/(мК)). Коэффициент теплопроводности газов с увеличением температуры возрастает и не практически не меняется с изменением давления (исключения составляют очень малые – 2,66103 Па – и очень большие - 2109 Па – давления.
Коэффициент теплопроводности жидкостей с увеличением температуры убывает (исключениям составляют вода и глицерин) и его значения лежат в пределах от 0,07 до 0,7 Вт/(мК). При повышении давления коэффициенты теплопроводности жидкости возрастают.
Коэффициент теплопроводности твердых тел:
а) металлы. При повышении температуры коэффициент теплопроводности чистых металлов уменьшается вследствие усиления тепловых неоднородностей.
Для чистой меди =413 Вт/(мК); для чистого железа =96 Вт/(мК); для чистого алюминия =237 Вт/(мК); для чистого олова =73 Вт/(мК); для чистого свинца =36,7 Вт/(мК); для чистого серебра =430 Вт/(мК) (данные при температуре 200 С).
В отличие от чистых металлов коэффициент теплопроводности у сплавов при увеличении температуры увеличивается, но его значении много меньше, чем для чистых металлов.
Например: для углеродистых сталей =48-59 Вт/(мК); для высоколегированных сталей =14-25 Вт/(мК); для латуни в зависимости от состава =80-150 Вт/(мК).
б) диэлектрики. С повышением температуры коэффициент теплопроводности обычно увеличивается. Для материалов с большей плотностью коэффициент теплопроводности имеет более высокое значение. Он зависит от структуры материала, его пористости и влажности.
При возрастании плотности коэффициент теплопроводности пористых тел увеличивается. С ростом влажности коэффициент теплопроводности увеличивается (для сухого кирпича =0,35 Вт/(мК), для влажного 1 Вт/(мК)).
Коэффициент теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов имеют значения в пределах от 0,023 до 2,9 Вт/(мК).
Материалы со значением <0,25 Вт/(мК) называются теплоизоляционными.
Бетон: =1,35 Вт/(мК); гипсобетон =0,37-0,56 Вт/(мК); кирпич красный =0,77 Вт/(мК); кирпич силикатный =0,81 Вт/(мК); котельная накипь =0,15-2,0 Вт/(мК); пенобетон: =0,095 Вт/(мК); шлакобетон =0,67 Вт/(мК).