Раздел 2 Тепловые процессы

Тема 2.1 Основы теплопередачи

Студент должен

знать:

- тепловые свойства нефти и нефтепродуктов;

- равнения для расчета теплоемкости и теплопроводности;

- способы проведения тепловых процессов;

- виды передачи тепла;

- передачу тепла теплопроводностью, конвекцией и лучеиспусканием;

- основное уравнение теплопередачи;

- уравнение для перечисленных выше частных случаев передачи тепла;

- критерии теплового подобия;

- схемы движения теплоносителей;

уметь:

- определять по справочной литературе и рассчитывать по формулам тепловые свойства индивидуальных веществ и сложных смесей,

- составлять тепловой баланс;

- определять тепловую нагрузку дом различных случаев теплообмена;

- выбирать рациональную схему движения теплоносителей;

- определять средний температурный напор для различных случаев теплообмена;

- рассчитывать критерии подобия;

- выбирать критериальное уравнение для расчета коэффициентов теплоотдачи;

- определять средний температурный напор для различных случаев теплообмена;

- определять коэффициент теплопередачи и термические сопротивления загрязнения по таблицам;

- рассчитывать коэффициент теплопередачи на основе частных коэффициентов теплопередачи, теплопроводности материала стенки, термических сопротивлений;

- рассчитывать тепловую нагрузку аппарата;

- определять неизвестный параметр на основании уравнения теплового баланса теплообменного аппарата.

Прежде чем приступить к изучению тепловых процессов, нужно повторить основные понятия: теплоемкость, энтальпия жидкости, энтальпия паров, теплота парообразования, теплота конденсации.

Тепловые расчеты аппаратов основаны на законах теплопередачи теплопроводностью, конвекцией и радиацией. Поэтому необходимо усвоить уравнения, по которым определяются: количество тепла, передаваемого теплопроводностью (Закон Фурье), конвекцией и радиацией (Закон Стефана-Больцмана), Надо уяснить физический смысл коэффициент теплопроводности, который определяется по эмпирическим формулам в зависимости от плотности и температуры.

При изучении теплопередачи конвекцией особое внимание надо обратить на теорию подобия. Разберитесь, как зависит коэффициент теплоотдачи  от критериев подобия: Nu, Re, Pr, Gr. Коэффициент  для каждого случая определяется по эмпирической формуле, куда входят вышеуказанные критерии подобия. Вначале определяют режим движения жидкости, т.е. определяют критерий Рейнольдса, а затем в зависимости от режима движения и условий теплопередачи подбирают соответствующее уравнение для определения .

Особое внимание обратите на коэффициент теплопередачи К. Он зависят от частных коэффициентов теплоотдачи и резко снижается от загрязнения поверхности теплопередачи. Повышение коэффициента теплопередачи К приводит к уменьшению требуемой поверхности теплопередачи.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие виды передачи тепла Вы знаете? Дайте их определение.

2. Что называется коэффициентом теплопередачи? Какова его размерность?

3. Что называется коэффициентом теплопроводности? Какова его размерность?

4. От чего зависит коэффициент теплопроводности?

5. Напишите уравнение передачи тепла конвекцией. Проанализируйте его.

6. Какие факторы влияют на величину коэффициента теплоотдачи?

7. Какие виды движения теплоносителей вы знаете?

8. Как определяется средний температурный напор?

9. Сформулируйте законы Стефана-Больцмана и Кирхгофа. Напишите их математическое выражение.

10. Как рассчитывают потери тепла в окружающую среду?

Литература :[1], с. 116-143; [3], с. 363-410