13. Основные термодинамические процессы

1)Процесс нагрева и охлаждения влажного воздуха в H-d диаграмме изображен линиями II линиям постоянного влагосодержания.

2)Увлажнение и осушение воздуха – изображен линиями II линиям постоянной энтальпии.

1-3 – увлажнение воздуха

1-2 – осушение воздуха

14. Простые и сложные виды переноса теплоты

Всего существует три простых (элементарных) вида передачи тепла:

• Теплопроводность

• Конвекция

• Тепловое излучение

Теплопроводность — это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Конве́кция — явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества.

Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Существуют также различные виды сложного переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов. Основные из них:

• теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела);

• теплопередача (теплообмен от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку);

• сложный теплообмен (совместный перенос тепла излучением и конвекцией);

15. Теплопроводность. Уравнение Фурье. Коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность — это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

*(t₁-t₂),

q- мощность удельного теплового потока (Вт/м²) – количество теплоты в единицу времени на единицу площади

λ – коэффициент теплопроводности - параметр, характеризующий интенсивность процесса теплопроводности в материале; [ λ, Вт/м*⁰C]

Физический смысл:

Мощность теплового потока, проходящего через единичную площадь, при разнице 1 ⁰С на единицу длины.

16. Конвекция. Конвективный теплообмен. Уравнение Ньютона. Коэффициент конвективного теплообмена.

Конве́кция — явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества.

q=α_k*(t₁-t₂),

α_k - коэффициент конвективного теплообмена [ Вт/м²*⁰C]

Физический смысл:

Мощность теплового потока, отдаваемого или воспринимаемого единицей поверхности твердого тела при разности температур в 1 ⁰C между поверхностью и средой

17. Теплообмен излучением. Закон Стефана-Больцмана. Тепловые экраны.

E = σT ⁴

Излучательная способность абсолютно черного тела прямо пропорциональна абсолютной температуре в 4ой степени.

σ = 5.7*10^-8 – постоянная Больцмана (Вт/м²*К⁴)

У гольная сажа, нефтяная сажа, черный бархат приближены к абсолютно черному телу (модель абсолютно черного тела)

Отношение излучательной способности серого тела к излучательной способности абсолютно черного тела обозначают ξ и называют степенью черноты.

С=С₀* ξ

Величины коэффициентов степени черноты обычно определены эксперементальным путем и представлены в справочной литературе.

Тепловые экраны:

(В качестве таких экранов используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности (около 0,05 Вт/м•°С), например, пенофол - вспененная основа с односторонним фольгированием.)

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Однако это деление достаточно условно, так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло. Отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какая его способность выражена сильнее.

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов широко используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску.

Теплопоглощающими называют экраны, выполненные из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности). В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату.

В качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используются водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла (акварильные экраны), металла (змеевики) и др.