КП ТП 210 / Вопросы ТП 2 семестр 2012

ВОПРОСЫ

к экзамену по курсу «Теплопередача»

(весенняя сессия 2012 г.)

Обязательно наличие подписанного конспекта лекций (ксерокопии недопустимы).

Минимальные требования: для получения положительной оценки необходимо (но недостаточно без ответа на вопросы по билету) знать наизусть

• обозначения, размерности и физический смысл основных величин и понятий теории теплопроводности и конвективного теплообмена (количества и потоков теплоты; кинетических коэффициентов переноса а, ν, D; теплофизических свойств , , с_р, с_v; коэффициентов теплоотдачи и массоотдачи);

• основные законы теплообмена (теплопроводности Фурье, теплоотдачи Ньютона-Рихмана, вязкого трения Ньютона, массоотдачи Фика);

• безразмерные критерии (числа) подобия (Нуссельта, Био, Фурье, Рейнольдса, Прандтля, Пекле, Стентона).

Вопросы

Три механизма переноса теплоты: теплопроводность, конвективный и лучистый теплообмен. Потенциал (движущая сила) и направление процессов теплообмена.

Основные положения учения о конвективном теплообме­не. Закон Ньютона –Рихмана. Система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена. Условия однозначности для уравнений конвективного теплообмена. Основные положения тео­рии пограничного слоя. Условия "прилипания".

Основы теории подобия. Условия подобия физических явлений. Числа подобия и их физический смысл. Критериальные уравнения. Аналогия Рейнольдса между переносом теплоты и количества движения. Критерий Прандтля.

Теплоотдача при вынужденном движении жидкости вдоль плоской поверхности; теп­лоотдача при ламинарном и турбулентном пограничном слое. Местный и средний коэффициент теплоотдачи. Критерий Нуссельта. Влияние числа Рейнольдса на режим течения и структуру пограничного слоя. Критические числа Рейнольдса. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах. Теплоотдача при вынужденном поперечном смывании одиночной трубы и пучка труб. Характерный размер и определяющая температура при расчете конвективного теплообмена по критериальным зависимостям. Поправка на изменение свойств жидкости в пограничном слое.

Теплоотдача при свободном движении жидкости. Тепло­отдача при свободном движении жидкости в неограниченном объе­ме; ламинарная и турбулентная конвекция у вертикальных поверх­ностей и горизонтальных труб. Критерии Грасгофа, Релея. Расчетные уравнения. Тепло­отдача при свободном движении жидкости в ограниченном объе­ме.

Теплообмен при конденсации чистого пара. Пленочная и капельная конденсации. Тепло­обмен при конденсации. Теплоотдача при конденсации чистых паров, решение Нуссельта. Расчетные уравнения.

Теплообмен при кипении однокомпонентных жидкостей. Теплообмен при пузырьковом и пленочном режимах кипения. Кривая и кризисы кипения. Расчетные уравнения. Особенности и режимы кипения в каналах.

Теплопередача, уравнение и коэффициент теплопередачи. Теплопередача через плоскую и цилиндрическую стенки. Критический диаметр тепловой изоляции. Методы интенсификации теплопередачи (увеличение коэффициента теплоотдачи; увеличение поверхности теплообмена – оребрение).

Основные положения теории массообмена. Концентрационная диффузия. Коэффициент молекулярной диффузии. Термо- и бародиффузия. Конвективная диффузия. Коэффициент массоотдачи. Диффузионные числа подобия. Аналогия процессов тепло- и массообмена. Критериальные уравнения массообмена.

Основные понятия и определения лучистого теплообмена. Баланс падающего потока излучения. Законы теплового излучения: Планка, Вина, Стефана-Больцмана, Ламберта, Кирхгофа. Постоянная Стефана-Больцмана; коэффициент излучения. Абсолютно черное и серые тела. Степень черноты (излучательная способность).

Лучистый теплообмен излучением между плоско-параллельными телами, телом и оболочкой, разделенными прозрачной средой. Угловые коэффициенты. Экраны и защита от излучения. Теплообмен между произвольно расположенными телами. Приведённые поверхности и степени черноты.

Лучистый теплообмен в поглощающих и излучающих газовых средах; особенности излучения газов; лучистый теплообмен в топках и камерах сгорания. Сложный (комбинированный) теплообмен: радиационно-кондуктивный и радиационно-конвективный. Критерии подобия при лучистом теплообмене.

Назначение, классификация теплообменных аппаратов и схемы движения теплообменников. Основы теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов. Конструктивный и по­верочный расчеты теплообменников. Уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Средний температурный напор. Основы гидродинамического расчета теплообменных аппаратов.