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: Стаціонарна теплопровідність.

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

Тема лекції: № 3.1. Стаціонарна теплопровідність.

Навчальна мета: Ознайомити курсантів та студентів з особливістю передачі тепла теплопровідністю при стаціонарному режимі.

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.

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. Рівняння теплопровідності для плоскої одношарової та багатошарової стінок.

2. Рівняння теплопровідності для циліндричної одношарової та багатошарової стінок.

3. Термічний опір теплопередачі.

4. Методика розв’язування задач стаціонарної теплопровідності.

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. Рівняння теплопровідності для плоскої одношарової та багатошарової стінок.

Теплопровідність плоскої одношарової стінки.

Нехай дана плоска стінка, коефіцієнт теплопровідності якої , товщина , площа ізотермічної поверхні F, температура зліва t₁, а на поверхні справа t_2.

Якщо t₁ > t₂ , то тепловий потік буде направлений зліва направо.

Виділимо в довільному перерізі стінки шар нескінченно малої товщини dx. Поділяючи змінні і інтегруючи вираз закону Фур’є, отримаємо:

, ,

-теплова провідність, -термічний опір стінки.

На практиці в пожежній справі рівняння використовують для розрахунку товщини стінок і технологічних печей для отримання безпечної температури в протипожежному відношенню на не обігрівальній поверхні t_2.

Значення q і t повинні бути відомі, або їх обчислюють за рівнянням конвективного і променевого теплообміну. - обраховують за рівняннями для середньої температури стінки

.

Теплопровідність плоскої багатошарової стінки.

Стінки різних нагрівних пристроїв часто використовують багатошаровими. Розглянемо найпростішу - трьохшарову стінку. Нехай відповідно коефіцієнти кожного шару, а інші т.овщини.

тоді тепловий потік тоді буде направлений зліва направо.

Запишемо рівняння теплопровідності для кожного шару окремо І:

ІІ:

ІІІ:

додамо праві і ліві частини рівняння:

,

зробимо перетворення і отримаємо рівняння теплопровідності трьохшарової стінки

, або

-

Якщо б ми мали n-шарів, то очевидно рівняння набуло б вигляду:

.

З останнього рівняння для багатошарової стінки можна визначити товщину останнього захисного шару.

= ;