Вопрос 3. Коэффициент массопередачи

Массопередача – массообмен через поверхность раздела или проницаемую стенку между двумя веществами.

Если рассмотреть массопередачу на примере паропроницаемости, то µ – количество водяного пара, которое будет диффундировать в течении 1 часа через 1м² плоской стенки ,толщиной 1м при разности парциальных давлений водяного пара с одной и другой её стороны в 1 Па.

Задача

Водопроводная труба находится в земле на глубине 1,15 м от ее поверхности. Коэффициент температуропроводности земли , начальная температура 7. Определить время, когда температура поверхностей земли станет равной 0, если бы температура поверхности земли стала равной -20.

Билет №21 Вопрос 1. Теплообмен при вынужденном ламинарном движении жидкости в трубах

Если жидкость движется спокойно, без пульсаций, образуя струи, следующие очертаниям цилиндра, тогда можно предположить, что такое движение струйчатое или ламинарное.

При ламинарном течении перенос теплоты от одного слоя жидкости к другому по направлению нормали к стенке осуществляется путем теплопроводности. В то же время каждый слой имеет различную скорость продольного движения. Поэтому наряду с поперечным переносом теплоты путем теплопроводности происходит конвективный перенос теплоты в продольном направлении. Поэтому теплообмен при ламинарном течении зависит от гидродинамической картины движения.

Развитие процесса теплообмена вначале происходит качественно так же, как и при ламинарном слое у пластины. На некотором расстоянии от трубы тепловые пограничные слои смыкаются, и далее в процессе теплообмена участвует весь поток жидкости:

Обычно ламинарный режим на практике встречается при течении достаточно вязких теплоносителей, следовательно достаточно большое. На участке тепловой стабилизации локальный коэффициент теплоотдачи:

Далее и убывают с одинаковой скоростью и локальный коэффициент теплоотдачи становится постоянным. Здесь:

Средний коэффициент теплоотдачи:

Здесь при незначительных перепадах температуры жидкости на входе и выходе из трубы используется средняя арифметическая температура, при большом перепаде () – средняя логарифмическая.

В реальных процессах на теплообмен влияет свободная конвекция, поэтому надо учитывать направление свободной конвекции по отношению к вынужденной.

Вопрос 2. Нестационарная теплопроводность полуограниченного тела при гу III рода

Поверхность полуограниченного тела отдает (получает) теплоту окружающей среды по закону Ньютона-Рихмана:

=0 – нет изменений температуры.

Тогда решение уравнения:

Вопрос 3. Теплопроводность газов

Согласно кинетической теории переноса теплоты теплопроводность в газах при обычных давлениях и температурах определяется переносом кинетической энергии молекулярного движения в результате хаотического движения и столкновения отдельных молекул газа:

где – средняя скорость перемещения молекул газа;

–длина свободного пробега молекул газа между соударениями;

–теплоемкость газа при постоянном объеме.