Державна служба україни з надзвичайних ситуацій

Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля

Національного університету цивільного захисту України

Кафедра фізико-хімічних основ розвитку та гасіння пожеж

ЗАТВЕРДЖУЮ

начальник кафедри

фізико-хімічних основ

розвитку та гасіння пожеж

підполковник служби цивільного захисту

____________В. М. Покалюк

“______”___________ 2016 р.

Дисципліна “Термодинаміка і теплопередача”

ЛЕКЦІЯ

Тема: Конвективний теплообмін.

Час: 8 години, з них 2 години лекцій, 4 годин практичних занять, 2 годин самостійна робота.

Тема лекції: № 4.1. Конвективний теплообмін.

Навчальна мета: Ознайомити курсантів та студентів з особливістю передачі тепла конвекцією.

Виховна мета: Розвивати у курсантів та студентів вміння аналізувати та узагальнювати отриману інформацію, сприяти формуванню інтересу до даної дисципліни.

Матеріально-методичне забезпечення: презентація, мультимедійний проектор.

Розроблено:

Професор кафедри

к.психол.н., професор М. А. Кришталь

Доцент кафедри

к.т.н., майор служби цивільного захисту О. М. Нуянзін

Лекція обговорена та схвалена на засіданні кафедри

протокол № ___ від «____» _____________ 2016 року

План проведення заняття:

І. Вступна частина.

Викладач приймає рапорт чергового про готовність взводів до лекції, перевіряє зовнішній вигляд курсантів та відмічає у журналі відсутніх, а також перевіряє наявність необхідних документів та засобів.

ІІ. Ознайомлення курсантів з темою та метою лекції.

ІІІ. Викладання навчального матеріалу

Питання:

1. Основні поняття і закони конвекційного теплообміну.

2. Природа теплообміну конвекцією.

3. Закон Н’ютона. Коефіцієнт тепловіддачі (теплосприйняття).

4. Поняття про теорію подібності фізичних явищ та її застосування для розв’язування задач Критерії подібності.

ІV. Відповіді на запитання курсантів.

V. Заключна частина (підведення підсумків заняття та видача завдання для самостійної роботи).

Викладач аналізує проведене заняття, чи досягнута поставлена мета заняття.

Завдання для самостійної роботи:

Література

1. Башкирцев М.П. Основи пожарной теплофизики М.Стройиздат-194с.

2. Рябова І.Б., Сайчук І.В.,Шаршанов А.Я., термодинаміка і теплопередача в пожежній справі, Харків-2010-330с.

1. Основні поняття і закони конвекційного теплообміну.

Конвекція — явище перенесення тепла в рідинах, газах або сипких середовищах потоками самої речовини (неважливо, вимушено або мимоволі).

Конвекція тепла завжди супроводжується теплопровідністю, тому що при русі рідини або газу завжди відбувається контакт між окремими мікрочастинками речовини, що мають різні температури. Таким чином, конвекційний теплообмін у потоці включає до себе дві складові – конвекцію тепла та теплопровідність. Через це рівняння конвекційного теплообміну в потоці рідини має вигляд:

де q, q_конв, q_{т пр} – вектори густини теплового потоку, відповідно, за рахунок конвекційного теплообміну, конвекції тепла та теплопровідності; ρ, c_p, λ – гус-тина рідини та її коефіцієнти питомої теплоємності та теплопровідності; w – швидкість рідини (ρ⋅w - питомий потік маси рідини), t – температура рідини, (c_p ⋅t – ентальпія рідини); grad t – градієнт температур в потоці рідини.

В залежності від сил, що викликають рух рідини, розрізняють природну (вільну) конвекцію та вимушену конвекцію.

Так звана природна (вільна) конвекція, яка виникає в речовині мимоволі при його нерівномірному нагріванні в полі тяжіння. При такій конвекції, нижні шари речовини нагріваються, легшають і спливають вгору, а верхні шари, навпаки, остигають, стають важчими і занурюються вниз, після чого процес повторюється знову і знову. За деяких умов процес перемішування самоорганізовуватиметься в структуру окремих вихорів і виходять більш-менш правильні грати з конвекційних осередків.

Природній (вільній) конвекції зобов'язано багато атмосферних явищ, зокрема утворення хмар.

Завдяки тому ж явищу рухаються тектонічні плити. Конвекція відповідальна за появу гранул на Сонці. При вимушеній конвекції переміщення речовини обумовлене дією якихось зовнішніх сил (насос, вентилятор тощо).

Будь-яка пожежа обов’язково супроводжується конвекційним теплопереносом. Конвекція є причиною розповсюдження пожежі по порожнинах в стінах будинків, вентиляційних ходах. На великих пожежах, особливо при горінні складів лісоматеріалів, виникають потужні газоповітряні потоки, які переносять шматки деревини на великі відстані, що веде до утворення нових осередків пожежі.