14. Теоретические основы тепловых процессов.

Передача тепла может осуществляться за счет теплопроводности, конвекции, излучения.

Теплопроводность – микроскопический процесс распространения тепла об более нагретого тела к менее нагретому (частицы обмениваются теплом колебательных движений, фактически не меняя своих координат) – поток теплоты в отсутствии потока частиц. Такие потоки описываются уравнениями диффузии: j= -лямдаgrad Т. Процесс теплопроводности будет стационарным, если во времени разность температур постоянна. Если Т1больше Т2, то возникает тепловой поток от площадь сечения S1 к S2. Такие сечения наз-ся изотермическими. Уравнения Фуры: Q= лямда*S*дельта Т* тау/эль. лямда - хар-ка теплопроводности Q/тау тепловой поток, эль/S*лямда тепловое сопротивление.Теплопроводность и электропроводность величины, связанные пропорционально. лямда металла = 2 (к/e)2 *Т*сигма. Теплоотдача. – происходит в аппаратуре предназначенных для разогрева или охлаждения в-ва—теплообменниках (холодильник). Q= альфа*S*дельта Т* тау. альфа- коэфициент теплоотдачи [Вт/к*м2]. Состав жидкой среды и вид поверхности твердого тела влияет на теплоотдачу. Если тв. Поверхность омывается жидкостью или газом, на альфа влияет и скорость потока. Рассмотрим пример теплота переходит через твердую стенку из одной подвижной фазы в другую. Принцип противотока--нагрев.тело и теплоноситель движутся в противоположные стороны. Поток можно разбить на 3 стадии: 1.теплоотдача от теплоносителя твердой стенке 2.прохождение теплоты через твердую стенку (интенсивность тепл.потока будет определяться лямда и толщиной тв. стенки) 3.теплоотдача от твердой стенки движ. среде. Тепловой в поток в стационарном процессе: Q/тау=эль*S*дельта T1+ лямда/эль*S*дельаT2 + альфа*S*дельтаT3.

Q/S*тау(1/альфа1 + эль/лямда +1/альфа2 )= дельта Т .Q/S*тау - плотность тепл. потока., (1/альфа1 + эль/лямда +1/альфа2 )= K – коэф-т теплопередачи [Вт/к*м2]. В общем виде: Q/S*тау*1/K=дельтаT. Критерий подобия Био-характеризует постоянство соотношений внутреннего термического сопротивления теплопроводности к внешнему терм. сопротивления теплоотдачи Вi=альфа*эль/лямда тв.

15. Печи.

Устройства, в которых для термической обработки материалов используют выделение тепла, в результате сжигания топлива, либо превращения других вида энергии в теплоту. Основные элементы: Устройства для подвода топлива или другого вида энергии, рабочее пространство, генератор тепла, устройство для отвода лишней теплоты, регуляторы температуры, подачи топлива. Печи бывают:1) по техническому назначению: (сушильные, нагревательные, .выпарные, термические (для осуществления каких-либо превращений, например для спекание керамики), обжиговые, плавильные). 2) по виду обогрева а) пламенные: прямого нагрева (контакт нагрев. тела с пламенем) косвенного нагрева – контакт нагрев. тела через стенку с пламенем, б) электрические: печи сопротивления (нагревательный элементом является проводник из сплава с высоким удельным сопротивлением), дуговые печи (электрическая энергия превращается в тепло за счет дугового разряда в инертной среде); индукционные печи (применяются для нагрева электропроводящих металлов), в) микроволновые печи - частота э/м волн 1-10 ГГц, выделение теплоты вследствие молекулярных колебаний в-ва., г) плазменные печи – источник теплоты газовый разряд, электронно-лучевые печи- разогрев осуществляется бомбардировкой электронов, ускоренных в вакууме, д) оптические печи – нагрев материала производится пучком света(видимого, ИК) Методы измерения температуры. 1)термометры, устроены на принципе линейного расширения 2)газовые термометры -для измерения низких температур 3)термометры сопротивления – любой метал, имеющ температурную зависимость от сопротивления. Способы интенсификации теплообменных процессов. 1)увеличение разницы температур 2)увеличение площади теплового контакта 3)применение принципа противотока 4)увеличение коэффициента теплоотдачи Основные показатели работы печи - производительность, тепловая мощность, кпд. Производительность обычно измеряют кол-вом исходного материала (сырья), проходящего через нее в единицу времени, или кол-вом продукта, получаемого за определенное время, и выражается в т/ч или т/сут. Тепловая мощность, или полезная тепловая нагрузка (иногда наз. также теплопроизводительностью), соответствует кол-ву тепла, воспринимаемого сырьем в П. в единицу времени; выражается в МВт. Кпд показывает, насколько эффективно используется тепло, получаемое при сжигании топлива, и составляет обычно 0,6-0,8.