Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Московский государственный институт электронной техники

(Технический университет)

В.В.Гусев, в.К.Самойликов Физические основы проектирования оборудования Учебное пособие

Утверждено редакционно-издательским советом института

Москва 1999

УДК 621.3.049.77.002.5(07)

Г96

Рецензенты: докт. техн. наук, проф. А.С.Бондаревский,

докт. техн. наук, проф. М.Н.Кузнецов

Гусев В.В., Самойликов В.К.

Г96       Физические основы проектирования оборудования: Уч. пособие. - М.: МИЭТ, 1999. - 140c.: ил.

Isbn 5-7256-0224-9

Настоящее пособие подготовлено на основе конспекта лекций по дисциплине, читаемой для студентов IIIкурса факультета автоматики и электронного машиностроения (АЭМ) МИЭТ. Оно предназначено для студентов инженерно-конструкторских специальностей вузов, в нем сжато изложены аспекты прикладной физики, необходимые для понимания принципов работы и выполнения расчетов элементов современного технологического оборудования и электрофизического оборудования бытового назначения.

В пособии рассмотрены законы и закономерности, основополагающие для физико-термических и плазмохимических технологических процессов, приведены расчетные зависимости, используемые для оценки конструктивно-технологических параметров оборудования. Каждая глава и большинство параграфов снабжены блоками вопросов для самоконтроля, которые должны помочь обучающимся усвоить и закрепить учебный материал.

Isbn 5-7256-0224-9  миэт, 1999 Введение

Современное технологическое и бытовое оборудование широко использует современные физические принципы и закономерности для обеспечения заданных режимных характеристик применительно к различным средам: жидкостям, газам в плотном или разреженном состоянии, низкотемпературной плазме газовых разрядов.

Основными инженерными задачами при разработке, исследовании, проектировании и эксплуатации (сервисе) современных процессов и оборудования являются расчеты таких характеристик, как тепловые потоки, передаваемые от стенки камеры к теплоносителю и обратно; температурные поля в рабочей камере и на объектах обработки; мощность нагревателя, обеспечивающая температурный режим; скорость газа, жидкости и потери давления при их движении; плотность и энергия электронов и других частиц в низкотемпературной плазме. При всем многообразии параметров основу этих расчетов составляют процессы переноса тепла, энергии и импульса.

Процессы переноса тепла в технологическом и бытовом оборудовании характеризуются широкими диапазонами условий, в которых они протекают, однако все они сводятся к трем механизмам переноса (теплопроводность, конвекция и лучистый обмен), которые изучаются в настоящем курсе и объединены общим понятием "теплопередача". Этот крупный блок пособия основан на использовании феноменологического метода изучения, рассматривающего среду как непрерывный континуум, обладающий непрерывными макроскопическими параметрами.

Процессы в низкотемпературной плазме отличаются сильнейшей неравновесностью и непрерывным взаимодействием частиц, на микроскопическом уровне составляющих плазму, вследствие чего возникает необходимость использования другого метода - статистического, рассматривающего микроскопический механизм переноса и обмена энергий и импульсов.

Математическую базу указанных методов составляют дифференциальные или интегральные уравнения прикладной физики и вытекающие из них зависимости. В простейших случаях эти уравнения разрешаются аналитически или численно с помощью ЭВМ; в более сложных случаях они используются для получения критериальных уравнений. Связь внутри их между критериями или параметрами устанавливается путем экспериментального изучения процесса. Поэтому в настоящем пособии большое внимание уделено математической формулировке задач и условий их реализации, возникающих при обеспечении процессов в оборудовании. Значительное использование математики вызвано необходимостью расширения возможностей машинных методов решения инженерных задач.

Авторы признательны студентам МИЭТ Романову А.В. и Селезневу А.С. за подготовку и редактирование пособия на магнитном носителе. Выполнение пособия помимо традиционной бумажной формы на магнитном носителе рассчитано как на студентов очной формы обучения, так и на обучающихся по заочной дистанционной форме.