Кислицын Шабаров УМК Тепломассообмен / Пояснительная записка

3

Пояснительная записка.

Курс "Тепломассообмен" стоит первым в федеральном компоненте цикла спе­­ци­аль­ных дисциплин специальностей "Теплофизика" и "Физика низких тем­пе­ра­тур" и является самым большим по объему в этом компоненте. Согласно Учеб­ным пла­нам, этот ­курс читается в 5, 6 и 7 семестрах для студентов дневного от­де­­ления указанных специальностей. Объем ­курса для специальности "Теп­ло­фи­зи­ка" составляет 106 часов лекций, 88 ча­сов практических (се­минарских) за­ня­тий, 24 часа ин­дивидуальной и 132 часа са­мо­сто­я­тель­ной ра­бо­ты (всего 350 ча­сов, в том числе 194 часа ау­ди­торных занятий). Объем ­курса для специальности "Физика низких температур" составляет 70 часов лекций, 89 ча­сов практических (се­минарских) занятий, 12 часов ин­дивидуальной и 71 час са­мо­сто­я­тель­ной ра­бо­ты (всего 242 часа, в том числе 159 часов ау­ди­торных занятий).

Курс "Тепломассообмен" содержит изложение всех вопросов, тра­ди­ци­он­но входящих в программы курсов, читаемых в ведущих вузах страны (МЭИ, МГТУ им. Н.Э.Баумана). Это основные уравнения теории тепломассообмена, те­ория теплопроводности, методы решения задач стационарной и не­ста­цио­нар­ной теплопроводности, основные закономерности лучистого теплообмена, клас­си­ческие задачи стационарного теплообмена излучением, теория и экс­пери­мен­таль­ные результа­ты исследо­вания кон­вективного теплообмена, критериальные урав­нения конвективного теплообмена, тепломассообмен при испа­ре­нии, ки­пе­нии и кон­денсации. Региональная специфика проявляется в том, что боль­шое вни­мание уделено изу­че­нию теплофизических процессов в нефте­га­зо­вых и стро­ительных технологиях. В частности, рассматриваются процессы теп­ло- и массопереноса в пористой среде, про­мерзания трубопроводов, испарения неф­те­про­дук­тов, испарения нефти с по­верх­ности при разливах, тепловлажностный ре­жим ограждающих конструкций задачи, о протаивании и разрушении веч­но­мерзлых пород вокруг скважин и трубопроводов в районах вечной мерзлоты, и т.п.

Спец­курс "Тепломассообмен" базируется на следующих общих мате­ма­ти­чес­ких и ес­тест­вен­но-научных дисциплинах: механика, молекулярная физика, элек­­тричество и маг­не­тизм, оптика, математический анализ, диф­ферен­ци­аль­ные урав­не­ния, линейная ал­геб­ра, математические методы моделирования фи­зи­чес­ких процессов, теория функций комплексной пе­ременной, ин­фор­ма­тика.

Цель спецкурса "Тепломассообмен" - дать студентам глубокие, прочные сис­те­ма­ти­чес­кие зна­­ния по одному из основных разделов их профессиональной подготовки о про­­бле­мах, свя­­зан­ных с теп­ло­мас­со­­переносом в тех­нологических и при­род­ных про­цес­сах и о ме­то­дах их решения.

Основные задачи курса – изучение экспериментальных фактов, лежащих в ос­нове те­о­рии теп­ломассообмена, вывод уравнений теплопроводности и диф­фу­зии, освоение ме­то­дов ре­ше­ния стационарных и нестационарных задач теп­ло­мас­со­переноса, задач с фазовыми пе­ре­хо­да­ми, изучение теории подобия и без­раз­мер­ных параметров тепломассопереноса, теории и экс­пе­ри­мен­тальных результа­тов ис­следо­вания конвективного и лучистого тепло­обме­на, а также теп­ло­массо­об­ме­на при испарении, кипении и конденсации.

В результате изучения спецкурса студент должен знать физичес­кие основы теп­ломас­со­пе­­ре­­но­са, виды тепломассообмена, вывод уравнений теп­ло­про­вод­ности, диффузии и фильтрации, постановку задач тепло­массо­пе­ре­но­са, ос­нов­ные без­размерные параметры теп­ло­мас­со­пе­ре­но­са (числа Фурье, Пекле, Нуссельта, Рей­нольдса, Био, Прандтля, Грасгофа, Рэлея, Якоба, Стефана и их физический смысл), методы и результаты решения важнейших ста­ци­о­нар­ных и не­ста­цио­нар­ных задач теп­ло­мас­со­пе­ре­носа, основные особенности теп­ло­мас­со­об­ме­на при ис­парении, кипении и конденсации.

Студент должен иметь представление об основных уравнениях ди­на­ми­ческого и теп­ло­вого погра­нич­ных слоев, о задачах промерзания и протаивания во влажных грунтах с уче­том не­полного за­мер­за­ния воды и методах их ре­ше­ния, об особенностях излучения и по­гло­ще­ния в га­зах, об особенностях теп­ло­фи­зических процессов в нефтегазовых и строительных тех­но­ло­ги­ях.

Студент должен уметь формулировать физическую и математическую по­ста­новку кон­к­рет­ных задач тепломассопереноса (систему уравнений и гра­нич­ных условий), находить точные и (или) приближенные решения этих задач, вы­пол­нять теплофизические расчеты по оп­ре­де­ле­нию плот­ности теплового по­то­ка, термического сопротивления и коэффициента кон­век­тив­но­го теплообмена.