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 теплопередача.

Час: 6 години, з них 2 години лекцій, 2 годин практичних занять, 2 годин самостійна робота.

Тема лекції: № 6.1. Стаціонарна теплопередача.

Навчальна мета: Ознайомити курсантів та студентів з складним теплообміном 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.

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 Поняття теплопередачі. Передача тепла через плоску одношарову стінку

2 Передача тепла через плоску багатошарову стінку

3 Критичний діаметр теплової ізоляції

4 Класифікація та принципи роботи теплообмінних апаратів

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 Поняття теплопередачі. Передача тепла через плоску одношарову стінку

Ми з’ясували, що передача тепла може відбуватись трьома різними способами і для кожного з цих способів навчились розраховувати передачу тепла.

В дійсності теплообмін у всіх теплових апаратах і пристроях, в тому числі і в умовах пожежі, найчастіше проходить одночасно усіма видами теплопередачі. Тому тепер теплопередачу будемо розглядати, як сумарне поняття.

Одночасна передача енергії дією конвекції, теплопровідності і випромінювання називають складним теплообміном.

Розглянемо складний теплообмін.

Нехай є однорідна плоска стінка товщиною , площею поверхні F і коефіцієнтом теплопровідності .

З лівого боку стінка нагрівається середовищем, що має постійну температуру , а з правого охолоджується рідиною температура якої . Коефіцієнти тепловіддачі між гарячим середовищем і поверхнею стінки зліва , а з правого боку .

Необхідно визначить тепловий потік від гарячого до холодного середовища через поділяючу їх стінку.

В загальному випадку теплота від гарячого середовища до поверхні стінки передається конвективним і променевим способом, тому тепловий потік можна визначити по закону Ньютона-Ріхмана.

……………………………………………..(5.1),

де - температура поверхні стінки з боку гарячого середовища.

Рис.5.1. Теплопередача через а)плоску одношарову стінку б)плоску багатошарову стінку

При стаціонарному режимі той же тепловий потік передається теплопровідністю через стінку. За законом Фур’є

- температура стінки збоку холодного середовища.

Той самий тепловий потік Ф шляхом конвективного та променевого теплообміну передається від поверхні стінки до охолоджуючого середовища і оточуючим стінку тілам. Цей потік визначаємо також за законом Нютона-Ріхмана.

Q

…………………………………………………(5.3),

Виразимо кожне з рівнянь 1,2 і 3 відносно різниці температур.

Q

Q

Q

, , ,

Складемо,відповідно, ліві і праві частини цих рівнянь:

Q

Q

, або ……..(5.4).

Термічний опір теплопередачі.

Вирази та називають термічними опорами тепловіддачі,

Вираз - термічний опір теплопровідності.,а вираз - повний термічний опір теплопередачі.

Величина обернена до повного термічного опору, називається коефіцієнтом теплопередачі k через однорідну плоску стінку

, ,………………………………….(5.5)

Різницю температур називають температурним напором.

Вводячи ці позначення у рівняння (4) отримуємо: , або

- рівняння теплопередачі.

В практиці теплопередачі в пожежній справі дане рівняння використовують для визначення:

1) температури тепловіддаючих поверхонь опалювальних приладів, а також температури на поверхнях стін, перегородок, покриттів при довготривалих пожежах;

2) товщини стінок для отримання безпечної в протипожежному відношенні температури ;

3)проводять перевірочний та конструктивний розрахунок теплообмінних апаратів.