Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
шпора по теплотехнике.docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
92.71 Кб
Скачать

10 Теплообмен

Теория теплообмена изучает процессы распространения теплоты в твердых, жидких и газообразных телах. Перенос теплоты может передаваться тремя способами:

Теплопроводностью ( происходит при непосредственном контакте тел или частицами тел с различными температурами)

Конвекцией ( перенос теплоты при перемещении и перемешивании всей массы неравномерно нагретых жидкости или газа).

излучением (радиацией) (Процесс передачи теплоты внутренней энергии тела в виде электромагнитных волн)

11.Теплопроводность через плоские стенки

Определим плотность теплового потока, передаваемое теплопроводностью через простую плоскую стенку

Отношение (лямбда на дельту)- тепловая проводимость стенки,

где дельта – толщина стенки (м)

лямбда – коэффициент теплопроводности (Вт/м*град)

Обратная тепловой проводимости величина - термическое (тепловое) сопротивление теплопроводности (м2град/Вт).

12. Конвективный теплообмен

-процесс переноса тепла между движущейся жидкостью и поверхностью твёрдого тела.

«Жидкость» - капельные и газообразные тела.

Факторы: скорость потока и физические свойства среды.

Различают свободное (естественная конвекция) и вынужденное движение.

Общее количество теплоты, передаваемое при теплоотдаче от среды к поверхности тела:

Q=αF/(tc-tn)τ

α-коэфф. теплоотдачи (Вт/м2град)

Fплощадь тепловоспринимающей поверхности

tc и tn - температура среды и поверхности

τ - время

Коэффициент теплоотдачи - количество теплоты, отдаваемое единицей поверхности (или воспринимаемой ею) в единицу времени при разность температур междуповерхностью тела и средой в 1 градус.

Уравнение Ньютона – Рихмана

dQ= α(tc-tж)dF

Критерий Нуссельта:

Nu= =idem

Характеризует интенсивность теплообмена между твердым телом и средой (безразмерная величина).

idem (то же самое) – применяется, чтобы подчеркнуть, что безразмерные комплексы для подобных явлений имеют одинаковые значения.

α-коэффициент конвективной теплоотдачи (Вт/м2град)

λ – коэффициент теплопроводности среды (Вт/м град)

l – определяющий размер (м)

Гидродинамическое условие движения потока характеризуется числом Рейнольдса:

Re =

- коэффициент кинематической вязкости (м2/с)

w- скорость потока (м/с)

l – определяющий размер (м)

Физические свойства среды определяет число Прандталя:

Pr = ; α =

- коэффициент кинематической вязкости (м2/с)

αкоэффициент теплоотдачи (Вт/м2град)

- коэффициент теплопроводности (Вт/м*град)

– плотность (кг/м2)

Кинематическое подобие при свободном движении жидкости устанавливается числом Грасгофа:

Gr = β Δt

β - коэффициент объемного расширения газа (для газа β = 1/Т )

g – ускорение свободного падения

Δtразность температур между поверхностью тела и средой

В общем случае критериальные уравнения теплообмена имеют вид:

Nu=f(Re, Pr, Gr)

13. Теплообмен излучением

Тепловое излучение – излучение определяемое только температурой и оптическими свойствами излучающего тела.

Собственное излучение – излучение, испускаемое телом и зависящее от температуры и оптических свойств данного тела.

Падающее излучение – это излучение других тел, падающее извне на его поверхность.

Поток излучения –количество энергии Q , переносимое через произвольную поверхность F.

Если на тело извне не падает излучение других тел, то с единицы его поверхности отводится поток собственного излучения, называемый лучеиспускательной способностью тела Ес.

Если из общего количества энергии Q0, падающей на тело, часть ее QА поглощается, QR отражается, и QP проходит сквозь тело, то балланс энергии запишется следующим образом:

QА+ QR+ QP= Q0

При делении равенства на Q0 получим

QА /Q0 + QR /Q0 + QP /Q0 =1

где QА /Q0=А – поглащательная способность тела

QR /Q0 =Rотражательная способность тела

QP /Q0 = Р - пропускательная способность тела

Закон Планка:

Е11220=f(T)

E=dQ/dF

Е0 – излучательная способность абсолютно черного тела.

Отношение излучательной способности к поглашательной для любого тела одинаково и равно излучательной способности абсолютно черного тела при той же температуре

ε=Е/Е0; Е/Е0=А, тогда ε=А

Закон Планка

Iλ = dE/d

Iλ спектральная интенсивность излучения

d – интервал длинн волн

Произведение длины волны, которой излучается максимум энергии на сооответсвующую температуру есть величина постоянная.

Закон Стефана –Больцмана для абсолютно черного тела

Е00( )4

Полная энергия излучения абсолютно черного тела прямопорпорциональна его абсолютной температуре в 4ой степени.

С0 - коэфф. лучеиспускания абсолютно черного тела.

С0 = 5,7 Вт/м2К4

Для серого тела

Е0=εС0( )4 ε – степень черноты

Закон Ламберта

ЕφnCosφ

Распределение энергии по различным направлениям

Еn- излучение в напревлении нормальном к поверхности

Еφ – излучение, составляющее с поверхностью угол φ