Учебник / Gusev / Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

Глава 1. Основные понятия тепломассообмена в технологических средах и элементах технологического оборудования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

§ 1.1. Основные понятия, законы и механизмы теплообмена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

Поле температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

Градиент температуры (qrad t) . . . . . . . . . . . .

7

Математическое описание теплопроводности

8

Дифференциальное уравнение Фурье . . . . . . . .

8

§ 1.2. Границы применения уравнения Фурье . . . . . . .

10

§ 1.3. Условия однозначности для процесса теплопроводности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

Общие контрольные вопросы к главе 1 . . . . . . . . . . . .

13

Глава 2. Простейшие стационарные процессы теплопроводности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

§ 2.1. Cлучаи тонкой пластины . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

Задачи тонкой пластины в различных условиях однозначности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

§ 2.2. Задачи для стенки тонкой трубы . . . . . . . . . . . .

23

§ 2.3. Теплопроводность в тонких длинных стержнях

29

Общая постановка задачи о теплопроводности в тонком длинном стержне . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

Дифференциальное уравнение теплопроводности в тонком стержне . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

Общие контрольные вопросы к главе 2 . . . . . . . . . . . .

32

Глава 3. Простейшие нестационарные процессы теплопроводности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

§ 3.1. Нестационарный процесс теплопроводности в тонкой пластине и длинном цилиндре для граничных условий 3 рода . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

§ 3.2. Нестационарный процесс теплопроводности в сложных телах, образованных пересечением простых тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

36

§ 3.3. Применение регулярного теплового режима для определения характеристик теплообмена .

37

Общие контрольные вопросы к главе 3 . . . . . . . . . . . .

39

Глава 4. Основы теории размерностей и подобия. Моделирование явлений переноса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

§ 4.1. Понятие о физическом подобии . . . . . . . . . . . . .

40

§ 4.2. Теоремы подобия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

Прямая теорема подобия . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

Обратная теорема подобия . . . . . . . . . . . . . . .

41

-теорема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

§ 4.3. Использование методов подобия для приведения уравнений к безразмерному виду . . . . . . . .

43

Общие контрольные вопросы и задачи к главе 4 . . . .

46

Глава 5. Прикладная газогидродинамика технологических сред . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

§ 5.1. Режимы течения вязкой среды . . . . . . . . . . . . . .

48

§ 5.2. Классификация по геометрии движения потока

49

§ 5.3. Газодинамические критерии . . . . . . . . . . . . . . . .

52

§ 5.4. Газогидродинамика при течении в каналах (ограниченное пространство, внутренняя задача)

53

§ 5.5. Основы расчета гидравлического сопротивления в каналах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

§ 5.6. Расчет потерь давления на местных сопротивлениях р_мс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

§ 5.7. Особенности газодинамики при пониженнoм давлении и в вакууме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

Cвободномолекулярный режим течения . . . . .

59

Число Кнудсена и его связь с числом Рейнольдса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

Общие контрольные вопросы и задача к главе 5 . . . .

62

Глава 6. Теплоотдача тел, омываемых внешним вынужденным потоком жидкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

§ 6.1. Дифференциальные уравнения конвективного тепломассообмена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

Число Прандтля для различных веществ . . . . .

67

§ 6.2. Пограничный слой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

68

§ 6.3. Общий вид расчетных зависимостей для стационарного теплообмена при вынужденной конвекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

§ 6.4. Критерии подобия теплообмена при вынужденной конвекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

Критерий Нуссельта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

§ 6.5. Понятие о локальном (местном) и среднем коэффициенте теплоотдачи . . . . . . . . . . . . . . . . . .

72

§ 6.6. Расчетные зависимости для конкретных геометрических случаев вынужденной конвекции (внешняя задача) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73

Расчетные формулы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75

§ 6.7. Теплообмен при вынужденной конвекции в каналах (внутренняя задача) . . . . . . . . . . . . . . .

77

Общие контрольные вопросы к главе 6 . . . . . . . . . . . .

79

Глава 7. Теплообмен при естественной конвекции . . . . . . . .

81

§ 7.1. Исходная система определяющих параметров .

81

§ 7.2. Критерий перехода ламинарного режима в турбулентный . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

81

§ 7.3. Теплоотдача у вертикальной стены . . . . . . . . . .

82

§ 7.4. Расчетные зависимости для конкретных задач естественной конвекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83

§ 7.5. Свободная конвекция в стесненных условиях (внутренняя задача) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

85

Горизонтальный кольцевой зазор . . . . . . . . . . .

86

Общие контрольные вопросы к главе 7 . . . . . . . . . . . .

88

Глава 8. Теплообмен в двухфазных средах . . . . . . . . . . . . . . . .

89

§ 8.1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89

§ 8.2. Механизмы процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

90

Механизм процесса кипения . . . . . . . . . . . . . . . .

90

Механизм переноса тепла . . . . . . . . . . . . . . . . .

91

Механизм развития пузыря . . . . . . . . . . . . . . . .

91

§ 8.3. Кризис теплоотдачи при кипении . . . . . . . . . . . .

92

Критическое число Рейнольдса при кипении . .

92

§ 8.4. Расчетные зависимости для процесса теплообмена при кипении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

93

Расчет коэффициента теплоотдачи при кипении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

93

§ 8.5. Влияние различных факторов на теплоотдачу при кипении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

94

§ 8.6. Теплоотдача при двухфазных течениях в каналах

97

Расчет теплоотдачи при вынужденном движении кипящей жидкости . . . . . . . . . . . . . . . .

98

§ 8.7. Теплоотдача при конденсации . . . . . . . . . . . . . .

99

Общие контрольные вопросы к главе 8 . . . . . . . . . . . .

100

Глава 9.  Лучистый теплообмен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

§ 9.1. Основные понятия и определения . . . . . . . . . . .

101

§ 9.2. Основные законы лучистого теплообмена . . . .

103

Закон Планка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

Закон Стефана-Больцмана . . . . . . . . . . . . . . . .

105

Закон Кирхгофа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

105

§ 9.3. Баланс энергии при излучении . . . . . . . . . . . . . .

105

§ 9.4. Расчетная формула лучистого теплообмена между двумя телами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

106

§ 9.5. Закон Ламберта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

107

Общие контрольные вопросы и задача к главе 9 . . . .

108

Глава 10. Физические основы плазменного оборудования . .

110

§ 10.1. Основные понятия и характеристики низкотемпературной плазмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

110

Более строгое определение плазмы . . . . . . . . .

110

Характеристика плазмы - температура . . . .

110

Ионизация в плазме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

111

Элементарные процессы в плазме . . . . . . . . . .

112

§ 10.2. Оценка величины концентрации электронов n_e .

113

Концентрация электронов - основная харак-теристика плазмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

113

Скорость диссоциации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

§ 10.3. Функция распределения электронов по энергиям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

Об энергии электронов в плазме . . . . . . . . . . . .

114

Частота столкновений электрона . . . . . . . . .

115

Общие контрольные вопросы и задачи к главе 10 . . .

116

Глава 11. Классификация оборудования по механизму воздействия на обрабатываемый материал . . . . . . . . .

117

§ 11.1. Типы воздействия и механизмы обработки . . .

117

Использование плазмы в технологическом оборудовании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

118

Три основных механизма обработки в плазме .

118

§ 11.2. Механизм и стадии обработки в плазме . . . . .

120

О лимитирующей стадии технологического процесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

122

Общие контрольные вопросы к главе 11 . . . . . . . . . . .

122

Глава 12. Средства и способы устойчивого поддержания плазмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

123

§ 12.1. Основное средство - газовый электрический разряд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

123

Основные типы газовых разрядов . . . . . . . .

123

§ 12.2. Формы электродного газового разряда . . . . .

124

§ 12.3. Высокочастотный разряд и его особенности

127

Безэлектродный ВЧ-разряд . . . . . . . . . . . . .

127

Различия ВЧ- и СВЧ-разрядов . . . . . . . . . . .

127

Оптимальные условия ВЧ-разряда . . . . . . .

129

Два типа ВЧ-разрядов . . . . . . . . . . . . . . . . .

130

Общие контрольные вопросы к главе 12 . . . . . . . . .

130

Глава 13. Газовые среды и химические реакции в плазме . .

131

§ 13.1. Некоторые реагенты, применяемые в плазмохимии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

131

§ 13.2. Примеры химических реакций в плазме . . . .

132

Общие контрольные вопросы к главе 13 . . . . . . . . .

134