2. Тепломассообмен

1. Теплопроводность, конвекция, тепловое излучение. Тепловой поток. Плотность теплового потока.

2. Коэффициент теплопроводности. Значение коэффициента теплопроводности различных материалов.

3. Теплопроводность однослойной плоской стенки.

4. Теплопередача через однослойную и многослойную плоские стенки.

5. Теплопроводность однослойной цилиндрической стенки.

6. Теплопередача через однослойную и многослойную цилиндрические стенки.

7. Тепловая изоляция. Критический диаметр тепловой изоляции.

8. Дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье. Общий вид его решения для неограниченной пластины.

9. Нестационарная теплопроводность. Температурный график нагрева (охлаждения) тела.

10. Графики (номограммы) для расчета температуры в центре и на поверхности тел классической формы (неограниченная пластина, бесконечный цилиндр, шар).

11. Конвективный теплообмен. Основные положения. Закон Ньютона-Рихмана.

12. Коэффициент конвективной теплоотдачи. Зависимость коэффициента теплоотдачи от различных факторов.

13. Теория подобия процессов конвективного теплообмена. Теоремы подобия.

14. Числа гидродинамического и теплового подобия однофазного теплообмена (Рейнольдса, Прандтля, Эйлера, Грасгофа, Био, Фурье, Нуссельта, Пекле, Стентана).

15. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости вдоль плоской поверхности. Гидродинамический и тепловой пограничные слои жидкости.

16. Закон трения Ньютона. Коэффициент трения. Коэффициент гидравлического сопротивления. Формула Дарси-Вейсбаха.

17. Теплоотдачи при вынужденном движении жидкости в трубах и каналах.

18. Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной трубы и пучков труб.

19. Теплоотдача при свободном движении жидкости в неограниченном пространстве.

20. Теплоотдача при свободной конвекции в ограниченном пространстве (узкие щели).

21. Основные положения теплового излучения. Виды излучения. Эффективное излучение.

22. Законы теплового излучения Планка и Вина.

23. Законы теплового излучения Стефана-Больцмана, Кирхгофа, Ламберта.

24. Теплообмен излучением в прозрачной (диатермической) среде.

25. Лучеиспускание газов. Теплообмен излучением между газом и его оболочкой.

26. Сложный теплообмен. Приведенный коэффициент теплоотдачи. Числа подобия Больцмана, Старка, Кирпичева.

27. Методы интенсификации теплопередачи.

28. Конвективный массообмен. Плотность потока массы. Закон Фика. Коэффициент массоотдачи.

29. Классификация теплообменных аппаратов по принципу действия и по конструктивным признакам.

30. Тепловой и гидравлический расчеты теплообменных аппаратов.

1 Теплопроводность, конвекция, излучение. Телповой поток, плотность теплового потока.

Теория ТМО рассматривает процессы переноса теплоты и массы в твёрдых, жидких и газообразных телах.Процессы переноса теплоты – это обмен внутренней энергией между телами в форме теплоты. Теплота (как и работа) – форма передачи энергии.

Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным температурным полем. Различают три элементарных вида теплообмена: теплопроводность; конвекция и лучеиспускание (тепловое излучение).

Теплопроводность – молекулярный перенос теплоты в сплошной среде из-за наличия градиента температуры. В чистом виде есть только твёрдых телах. В диэлектриках и жидкостях теплопроводность осуществляется за счёт упругих волн молекул; в металлах и сплавах – за счёт перемещения свободных электронов и колебания атомов; в газах – за счёт диффузии атомов и молекул.

Конвективный теплообмен – перенос теплоты, обусловленный перемещением макроскопических элементов среды в пространстве, сопровождаемый теплопроводностью. Бывает только в движущихся средах.

Теплоотдача – конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью.

Тепловое излучение (лучистый теплообмен) – теплообмен, обусловленный превращением внутренней энергии одного тела в энергию электромагнитных волн, распространением её в пространстве и поглощением энергии этих волн другим телом. Теплообмен излучением осуществляется в три этапа: первый – превращение внутренней энергии в излучение; второй – перенос; третий – поглощение. Перенос теплоты путём теплопроводности и конвекции возможны только при наличии вещественной среды. Лучистый теплообмен может осуществляться и в вакууме.

Теплопередача – перенос теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку или перегородку.

Совместный перенос теплоты за счёт теплопроводности, конвекции и лучеиспускания называется сложным теплообменом.

В реальных условиях все три вида теплообмена, как правило, протекают одновременно. Учитывать лучистый теплообмен надо тогда, когда температура поверхности тела более 400С. В общем случае процессы теплообмена могут сопровождаться фазовыми переходами, химическими реакциями и уносом массы. Эти процессы усложняют теплообмен.

Массообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса массы данного компонента в пространстве с неоднородным полем концентрации.