1. Теплопередача через плоскую однослойную стенку при граничных условиях III-рода

Теплопередача – процесс теплообмена между двумя средами (теплоносителями), разделёнными стенкой (перегородкой). В этом случае при граничных условиях III-рода задаются температуры сред теплоносителей, коэффициенты теплоотдачи между горячей средой и стенкой и между стенкой и холодной средой, т.е. задаётся закон теплообмена. Также задаётся коэффициент теплопроводности и толщина стенки δ.

3)Теория подобия – это теория подобных явлений. Из геометрии известно, что треугольники подобны, если их углы равны, а стороны пропорциональны. В теории подобия размерные величины – скорость, время заменяются безразмерными комплексами, т.е. числами подобия. Теория подобия рассматривает такие условия, когда результат модельных экспериментов можно с достоверностью перенести на действующие установки.

Подобие систем определяют теоремы подобия:

1. физические процессы подобные друг другу имеют одинаковую физическую природу и описываются одинаковыми по форме записи дифференциальными уравнениями;

2. (основная теорема подобия) у подобных явлений условия однозначности одинаковые, а числа подобия получаются из условия однозначности равными между собой (имеют одинаковое числовое значение);

3. решения дифференциального уравнения, выражающие сущность данного физического процесса, можно представить в виде функциональной зависимости между числами подобия

   Билет №30 1) Теплопередача через однослойную и многослойную цилиндрические стенки при граничных условиях III-рода

Тепловой поток для цилиндрической стенки рассчитывается:

, Вт.

2)Коэффициенты сопротивления и трения при движении жидкости в трубах

Трубы являются самым распространённым видом поверхности теплопередачи. Введём понятие коэффициента сопротивления . При движении жидкости в трубе в результате трения происходит уменьшение давления жидкости по длине трубы. Рассмотрим стабильное течение, когда распределение скорости по сечению трубы не изменяется по длине трубы. В этом случае цилиндрические объёмы жидкости между сечениями 1 – 1 и 2 – 2 находятся в равновесии. Так как силы инерции отсутствуют, то на этот объём действуют силы давления и силы трения. Поэтому в случае равновесия сила трения равна силе давления.

, (12.27)

. (12.28)

Чтобы, определить касательное напряжение от трения достаточно замерить давление в сечениях 1 – 1 (р₁) и 2 – 2 (р₂), а также и r.

Формула (12.28) справедлива для ламинарного и для турбулентного режимов течения жидкости в трубе. Перепад давления в трубе связан со средней скоростью потока жидкости по закону Дарси:

. (12.29)

где  – коэффициент сопротивления.

Сопоставляя (12.29) и (12.27), получаем выражение для касательного напряжения трения и для коэффициента сопротивления

, (12.30)

. (12.31)

Ранее нами было введено понятие коэффициента трения (12.6)

3)Классификация теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты имеют большое распространение во всех отраслях промышленности и широко применяются в теплосиловых установках. В зависимости от назначения теплообменные аппараты называются подогревателями, конденсаторами, испарителями, пароперегревателями и т.д.

По принципу действия теплообменные аппараты делятся на поверхностные и смесительные.

В поверхностных аппаратах теплоносители разделены твёрдыми теплопроводными стенками, через которые происходит теплообмен между теплоносителями. Та часть поверхности стенок, через которую передаётся тепло, называется поверхностью нагрева.

В свою очередь поверхностные теплообменные аппараты делятся на рекуперативные и регенеративные.

Если теплообмен между теплоносителями происходит через разделительные стенки, то теплообменник называют рекуперативным. В аппаратах этого типа в каждой точке разделительной стенки тепловой поток сохраняет постоянное направление.

Если же два или больше теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, то теплообменный аппарат называют регенеративным. В период соприкосновения с одним из теплоносителей стенки аппарата получают тепло и аккумулируют его; в следующий период соприкосновения другого теплоносителя с той же поверхностью стенок аккумулированное тепло передаётся теплоносителю. Направление теплового потока во втором периоде изменяется на противоположное.

В большинстве рекуперативных аппаратов осуществляется непрерывная передача тепла через стенку от теплоносителя к другому. Эти аппараты, как правило, являются аппаратами непрерывного действия. Рекуперативные аппараты, в которых производится периодический нагрев или охлаждение одного из теплоносителей, относят к аппаратам периодического действия.

Регенеративные теплообменники в большинстве случаев являются аппаратами периодического действия; в них разные теплоносители поступают в различные периоды времени. Непрерывная работа осуществляется в таких аппаратах лишь в том случае, если они снабжены движущимися стенками или насадками, попеременно соприкасающимися с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносящими тепло из одного потока в другой.