- •Оглавление
- •Введение
- •Теплопроводность.
- •Основной закон теплопроводности.
- •1.2 Дифференциальное уравнение теплопроводности и условия однозначности.
- •1.2.1 Дифференциальное уравнение.
- •1.2.2 Условия однозначности.
- •1.3 Теплопроводность при стационарном режиме.
- •1.3.1.Теплопроводность плоской однослойной стенки.
- •1.3.2. Теплопроводность многослойной стенки.
- •1.4 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •1.4.1 Теплопроводность однослойной цилиндрической стенки.
- •1.4.2 Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки.
- •1.5. Теплопроводность тел неправильной формы.
- •1.6. Нестационарная теплопроводность.
- •1.6.1 Общие положения. Описание процесса.
- •1.6.2 Решение задач нестационарной теплопроводности.
- •1.6.3. Охлаждение тел конечных размеров.
- •1.6.4 Зависимость процесса охлаждения от формы и размеров тела.
- •2. Теплопередача при стационарных условиях и граничных условиях 3 рода.
- •2.1 Теплопередача через плоскую стенку.
- •2.1.1 Теплопередача через однослойную стенку.
- •2.1.2 Теплопередача через многослойную стенку.
- •2.2 Теплопередача через цилиндрическую стенку при граничных условиях 3-го рода.
- •2.2.1 Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку.
- •2.2.2 Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку.
- •2.2.3 Теплопередача через шаровую стенку.
- •2.3. Интенсификация теплопередачи.
- •2.4. Критический диаметр изоляции.
- •3. Конвективный теплообмен.
- •3.1Основные понятия и определения.
- •3.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.
- •3.3.Основы теории подобия.
- •Условия подобия физических процессов.
- •3.4. Теплоотдача при вынужденном продольным омывании плоской поверхности
- •3.4.1. Расчет теплоотдачи при ламинарном гидродинамическом пограничном слое.
- •3.4.2. Зависимость теплоотдачи от изменения температуры по ее длине.
- •3.4.3. Влияние на теплоотдачу необогреваемого начального участка
- •3.4.4. Теплоотдача при турбулентном пограничном слое
- •3.5. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах
- •3.5.1. Теплоотдача при ламинарном режиме движения жидкости.
- •3.5.2. Теплоотдача при турбулентном режиме движения жидкости в трубах.
- •3.5.3. Теплоотдача при переходном режиме
- •3.5.4. Теплоотдача в трубах некруглого поперечного сечения.
- •3.5.5 Теплоотдача в изогнутых трубах
- •3.5.6. Теплоотдача в шероховатых трубах
- •3.6 Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб и пучков труб.
- •3.61.Теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы.
- •3.6.2 Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб.
- •4. Теплоотдача при свободном движении жидкости.
- •4.1 Свободный теплообмен в неограниченном пространстве около верикальной плиты или трубы.
- •4.2 Теплоотдача при свободном движении около горизонтальной трубы.
- •4.3 Движение жидкости около нагретых горизонтальных плоских стенок.
- •4.4 Теплоотдача при свободном движении жидкости в ограниченном пространстве.
- •2)Если ширина щели мала, внутри щели возникают циркуляционные контуры.
- •5.Теплообмен при кипении жидкости
- •5.1.Основные представления о процессе кипения
- •Режимы кипения
- •Минимальный радиус пузырька
- •Отрывной диаметр пузырька
- •Кривая кипения
- •Влияние некоторых факторов на интенсивность теплоотдачи при кипении
- •5.2Кризисы кипения
- •Первый кризис кипения
- •Второй кризис кипения
- •5.3.Пузырьковое кипение
- •5.3.1.Пузырьковое кипение жидкости в неограниченном объеме
- •5.3.2.Расчет теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости в неограниченном объеме
- •5.3.3Пузырьковое кипение в условиях вынужденного движения в трубах.
- •Структура двухфазного потока
- •Вертикальные трубы
- •Горизонтальные и наклонные трубы
- •Структура потока при кипении жидкости внутри горизонтальной трубы.
- •Изменение избыточной температуры стенки по периметру при кипении жидкости внутри горизонтальной трубы.
- •5.3.4.Зависимость теплоотдачи от параметра х. Кризис кипения второго рода
- •5.3.5.Расчет теплоотдачи при кипении в трубах
- •5.4. Пленочное кипение жидкости
- •5.4.1. Теплоотдача при ламинарном движении паровой пленки
- •5.4.2.Теплоотдача при турбулентном движении паровой пленки
- •6. Излучение.
- •6.1. Основные законы теплового излучения
- •6.1.1. Виды лучистых потоков
- •6.1.2. Законы теплового излучения твердого тела. Закон Планка
- •Закон смещения Вина
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Закон Кирхгофа
- •Закон Ламберта
- •6.2 Теплообмен излучением в системе произвольно расположенных тел
- •Частные случаи
- •6.2.1.Теплообмен излучением при наличии экранов
- •6.3 Излучение газов
- •Отличие излучения газа от излучения твердых тел
- •6.3.1 Теплообмен в поглощающих и излучающих средах
- •Оптическая толщина среды и режимы излучения
- •6.3.2 Излучение паров и газов
- •Основные полосы спектров поглощения и.
- •7. Тепловой расчет теплообменных аппаратов
- •7.1 Основные положения и уравнения теплового расчета
- •Уравнение теплового баланса
- •Уравнение теплопередачи
- •7.2 Вычисление средней разности температур
5.4.2.Теплоотдача при турбулентном движении паровой пленки
Для вертикальной стенки наиболее вероятным является не ламинарный, а турбулентный характер движения пленки пара.
Так как характер распределения скорости и температуры в пограничном слое при кипении является сходным с соответствующими профилями в пограничном слое при свободной конвекции однофазной жидкости, то теплоотдача при пленочном кипении представляется формой зависимости, которая применяется при свободной конвекции однофазной жидкости.
Средняя теплоотдача при турбулентном движении паровой пленки описывается:
где число Архимеда:
Здесь - число Галилея.
Физические свойства относятся к средней температуре паровой пленки (на это указывает индекс «Г»).
Постоянный множитель С = 0,25 (при конвекции однофазной жидкости 0,15) вследствие более интенсивного теплообмена при кипении.
6. Излучение.
6.1. Основные законы теплового излучения
Тепловое излучение представляет собой процесс распространения внутренней энергии излучающего тела путем электромагнитных волн.
Электромагнитные волны — это электромагнитные возмущения, исходящие из излучающего тела и распространяющиеся в вакууме со скоростью света При поглощении электромагнитных волн они вновь превращаются в тепловую энергию. Возбудителями электромагнитных волн являются ионы и электроны.
Для ионов характерно излучение низкой частоты, для электронов — высокой и низкой.
Излучение обладает корпускулярными свойствами — энергия испускается порциями, поэтому тепловое излучение можно рассматривать как фотонный газ.
Излучение всех тел зависит от температуры. С увеличением температуры тела, его энергия излучения увеличивается. При увеличении температуры повышается интенсивность коротковолнового излучения и уменьшается интенсивность длинноволнового излучения.
Каждое тело не только непрерывно излучает, но и непрерывно поглощает тепловую энергию. Количество отдаваемой или воспринимаемой теплоты определяется разностью между количеством излучаемой и поглощаемой энергией. Эта разность отлична от 0, если температура тел различна. При одинаковой температуре система находится в подвижном тепловом или термодинамическом равновесии
6.1.1. Виды лучистых потоков
Суммарное излучение, проходящее через произвольную поверхность F в единицу времени называется полным потоком излучения Q (Вт).
Лучистый поток, испускаемый с единицы поверхности, по всем направлениями полусферического пространства называется плотностью потока излучения:
.
Q и Е содержат лучи различных длин волн, поэтому они называются интегральными.
Излучение, которое соответствуют узкому интервалу изменению волн от доназываютсямонохроматическим.
Пусть из всего количества энергии падающей на тело, частьпоглощается, частьотражается, частьпроходит через тело так, что:
или
R+A+Д=1
А — характеризует поглощательную способность тела;
R – отражательную;
Д — пропускательную.
Эти величины безразмерны и изменяются от 0 до 1.
Рассмотрим крайние случаи:
1) если А=1, то R=0, Д=0 — вся энергия поглощается телом — это абсолютно черное тело.
2) R=1, А=0, Д=0 — вся падающая энергия отражается. Если отражение правильное, то тела называют зеркальными, если отражение диффузное — абсолютно белые тела.
3) Д=1, А=0, R=0 — вся энергия проходит сквозь тела — это прозрачные или диатермичные тела.
Значения А, R, Д зависят от природы тела, его температуры и спектра падающего излучения. Например воздух – прозрачен, но если в нем содержатся водяные пары или, то он становится полупрозрачным.
Для поглощения и отражения тепловых лучей большое значение имеет не цвет, а состояние поверхности.
Все величины, которые будут относиться к абсолютно черному телу будем обозначать с индексом 0.
Если на тело извне не падает никаких лучей, то с единицы поверхности отводится лучистый поток энергии он полностью определяется температурой и физическими свойствами тела.
Е1 - собственное излучение тела.
Как правило тело окружено предметами, которые также излучают. Со стороны других тел падает лучистая энергия Е2 – это падающее излучение. Часть падающего излучения поглощается телом А1Е2 – поглощенное излучение, а часть отражается (1- А1)Е2 – отраженное излучение.
Собственное излучение в сумме с отраженным излучением называется эффективным излучением:
Еэф= Е1 + (1 – А1)Е2.
Это излучение мы замеряем с помощью приборов и мы его ощущаем.
зависит не только от температуры и физических свойств излучающего тела, но и от других окружающих его тел, а также от формы, размеров и относительного расположения тел в пространстве.
Результирующее излучение представляет собой разность между собственным излучением и той частью подающего внешнего излучения которое поглощается данным телом.
Ерез = Е1 – А1Е1,
то есть, это поток энергии, который данное тело передает окружающим его телам в процессе лучистого теплообмена.
Если то тело в результате лучистого теплообмена получает энергию.
Если то тело в результате лучистого теплообмена отдает энергию.