- •61023, Г. Харьков, ул. Чернышевская, 94
- •Общие положения (Программа дисциплины)
- •Содержание дисциплины
- •Раздел 1. Основы термодинамики Модуль 1. Основы термодинамики
- •Тема 1. Введение. Основные понятия и определения термодинамики. Законы идеальных газов.
- •Тема 2. Законы термодинамики.
- •Тема 3. Основные термодинамические процессы.
- •Тема 4. Термодинамические свойства жидкостей и паров.
- •Тема 5. Термодинамика процессов истечения газов и паров.
- •Тема 6. Термодинамический анализ циклов тепловых машин.
- •Тема 7. Термодинамический анализ пожара в помещении.
- •Раздел 2. Теплопередача
- •Тема 8. Основные понятия теплопередачи. Стационарная теплопроводность.
- •Тема 9. Конвективный теплообмен.
- •Тема 10. Теплообмен с изменением агрегатного состояния вещества.
- •Тема 11. Процессы теплопередачи.
- •Тема 12. Теплообменные аппараты.
- •Модуль 3. Лучистый теплообмен
- •Тема 13. Лучистый теплообмен.
- •Модуль 4. Нестационарная теплопроводность
- •Тема 14. Нестационарная теплопроводность.
- •Общие указания к изучению дисциплины
- •Минимальные вопросы, необходимые для усвоения дисциплины Термодинамика.
- •Теплопередача.
- •1.1.1 Плотность и удельный объем
- •1.1.2 Давление
- •1.1.3 Температура
- •1.2 Уравнение состояния идеального газа
- •1.3 Газовые смеси
- •1.3.1. Парциальное давление
- •1.3.2 Способы задания состава смеси
- •1.3.3 Средняя(кажущаяся) молярная масса смеси
- •1.3.4 Уравнение состояния смеси идеальных газов
- •1.4 Теплоемкость
- •1.4.1 Определение понятия теплоемкости
- •1.4.2 Действительная и средняя теплоемкость
- •1.4.3 Изобарная и изохорная теплоемкости
- •1.5 Первый закон термодинамики: тепло, внутренняя энергия, работа, связь между ними
- •1.5.1 Внутренняя энергия
- •1.5.2 Теплота и работа расширения
- •1.5.3 Уравнение первого закона термодинамики для закрытой системы
- •1.6 Энтальпия рабочего тела
- •1.7.5 Политропный процесс
- •1.8 Истечение газов
- •2. Теплопередача
- •2.1 Тепловой поток
- •2.2 Поверхностная плотность теплового потока (удельный тепловой поток)
- •2.3 Линейная плотность теплового потока (линейный удельный тепловой поток)
- •2.4 Физическая сущность теплопроводности.
- •2.5 Физическая сущность конвективного теплообмена
- •2.6 Физическая сущность лучистого теплообмена
- •2.7 Основное уравнение теплопроводности (закон Фурье)
- •2.8 Уравнение стационарной теплопроводности для плоской однородной стенки
- •2.9 Основное уравнение конвективного теплообмена (уравнение теплоотдачи)
- •2.10 Числа (критерии) подобия Нуссельта Nu, Рейнольдса Re, Грасгофа Gr, Прандтля Pr: определение через физические характеристики системы.
- •2.11 Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае свободной конвекции
- •2.12 Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае вынужденной конвекции.
- •2.13 Формула результирующего лучистого теплового потока между телами
- •2.14 Теплопередача: общие положения, основное уравнение теплопередачи
- •2.15 Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае однослойной плоской стенки.
- •2.16 Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае многослойной плоской стенки.
- •2.17 Нестационарная теплопроводность: уравнение, коэффициент температуропроводности
- •2.18 Нестационарная теплопроводность: граничные условия (физическая сущность и уравнение).
- •2.19 Нестационарная теплопроводность: зависимость температуры в полуограниченном теле от времени и координаты в случае стационарных граничных условий 3-го и 1-го рода
- •2.20 Нестационарная теплопроводность в теле ограниченных размеров
- •Расчетные (контрольные) работы
- •Расчетная работа №1 (рр-1) задания
- •Указания к решению задач Задача 1
- •Процессы.
- •Политропный процесс.
- •Задача 2.
- •Задача 3.
- •Расчетная работа №2 (рр-2) задания
- •Указания к решению задач рр-2
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Литература
- •Приложения
- •Критериальные уравнения вынужденной конвекции
- •Содержание
Тема 9. Конвективный теплообмен.
Основные понятия и определения. Уравнение Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Дифференциальные уравнения теплообмена: уравнение движения вязкой жидкости (Навье-Стокса ), уравнение теплопроводности для потока жидкости (Фурье-Кирхгофа), уравнение теплоотдачи на границе потока и стенки (Био-Фурье), уравнение непрерывности потока. Условия однозначности к дифференциальным уравнениям конвективного теплообмена. Основные положения теории граничного слоя.
Основы теории подобия. Основные определения. Условия подобия физических явлений. Преобразования подобия. Критериальные уравнения. Определяющие критерии. Физический смысл основных критериев подобия. Применение результатов теории подобия.
Теплоотдача при свободной конвекции. Теплоотдача в неограниченном объеме: ламинарная и турбулентная конвекция у вертикальных поверхностей; теплоотдача на горизонтальной плоской поверхности; теплоотдача горизонтально размещенного цилиндра. Критериальное уравнение. Теплообмен при свободной конвекции в ограниченном объеме. Расчет теплоотдачи сквозь тонкие прослойки жидкости и газа.
Теплоотдача при вынужденном движении жидкости вдоль плоской поверхности; теплоотдача при ламинарном и турбулентном граничном слое; решение задач средствами теории подобия; критериальное уравнение. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах; теплоотдача при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубах; расчетные критериальные уравнения. Теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы. Теплоотдача при поперечном омываении пучка труб, коридорно и шахматно размещенных; критериальное уравнение.
Рекомендованная литература: 1-7, 9-14.
Тема 10. Теплообмен с изменением агрегатного состояния вещества.
Теплообмен при кипении. Механизм процесса теплообмена при пузырьковом и пленочном режимах кипения. Кризис кипения. Теплоотдача при пузырьковом и пленочном кипении жидкости в большом объеме. Расчетные уравнения для определения коэффициента теплоотдачи. Вопросы пожарной безопасности приборов и аппаратов, в которых реализуются процессы кипения жидкостей.
Теплообмен при конденсации. Пленочная и капельная конденсация. Теплоотдача при конденсации чистого пара. Расчетные уравнения коэффициента теплоотдачи для вертикальных и горизонтальных поверхностей. Влияние не конденсирующихся примесей газов на теплоотдачу. Расчет необходимого расхода водяного пара при проектировании систем автоматического пожаротушения.
Конвекционный тепломассообмен: основные понятия и определения. Концентрационная и конвекционная диффузия. Закон Фика. Диффузионные критерии подобия. Критериальные уравнения.
Рекомендованная литература: 1-7, 9-14.
Тема 11. Процессы теплопередачи.
Теплопередача, как результат последовательных элементарных процессов передачи тепла. Коэффициент теплопередачи. Теплопередача сквозь плоские, цилиндрические, сферические и ребристые одно- и многослойные стенки. Критический диаметр изоляции. Коэффициент оребрения поверхности. Расчет коэффициентов теплопередачи при решении задач пожарной безопасности.
Рекомендованная литература: 1-7, 9-16.