3.4 Конвективний тепло– та масообмін

При вивченні теми студент повинен знати основні положення теорії масообміну. Знати, що процес дифузії супроводжується двома явищами - перенесенням мас та перенесенням енергії. Також необхідно знати закон Фіка; такі поняття, як коефіцієнт дифузії; розуміти, які фактори впливають на коефіцієнт дифузії. Вміти визначити густину потоку маси у процесі конвективного масо - обміну. Знати такі поняття, як дифузійний приграничний шар; коефіцієнт масовіддачі; дифузійне число Нусельта; дифузійне число Прандтля.

При вивченні теми слід відмітити формальну аналогію процесів теплопровідності, в’язкості та концентраційної дифузії; подібність законів Фур^’є, Ньютона та Фіка; аналогію явищ тепловіддачі, тертя та масовіддачі.

Питання для самоконтролю

3.4.1 Чи однакові одиниці, що використовуються для місцевої концентрації рідини та для густини рідини?

3.4.2 Чи однакові одиниці молекулярної дифузії та кінематичного коефіцієнту в’язкості?

3.4.3 Чи однакові одиниці коефіцієнту молекулярної дифузії D для градієнту концентрації та коефіцієнту молекулярної дифузії D_р для градієнта парціального тиску?

3.4.4 Чи однакові одиниці коефіцієнту термодифузії та термодифузійного співвідношення К_т?

3.4.5 Чи однакові одиниці коефіцієнту тепловіддачі α та коефіцієнту масовіддачі β?

3.4.6 Чи входить до складу дифузійного числа Нусельта коефіцієнт тепловіддачі α?

3.4.7 Чи входить до складу дифузійного числа Нусельта коефіцієнт теплопровідності?

3.4.8 Чи завжди густина потоку маси [кг/(с·м²)] у макроскопічній нерухомій бінарній суміші визначається тільки законом Фіка?

3.4.9 Чи можуть співпадати за напрямком градієнти концентрації пари парогазової суміші над рідиною у процесі випарювання та у процесі конденсації?

3.4.10 Чи завжди співпадають за напрямком градієнт температури та градієнт концентрації пари у парогазової суміші над рідиною?

3.4.11 Чи може процес випарювання у парогазову суміш посилити теплообмін між рідиною та парогазовою сумішшю?

3.4.12 Чи може процес випарювання у парогазову суміш збільшити коефіцієнт конвективної тепловіддачі над поверхнею рідини?

Тема 4. Теплообмін випромінюванням

Студент повинен знати основні поняття та закони. Уявляти природу теплового випромінювання. Володіти наступними поняттями: «густина теплового потоку», «інтенсивність випромінювання», «поглинаюча», «відбиваюча» та «пропускна здібність тіл».

Вивчити закони випромінювання абсолютно чорного тіла; закон Планка; закон Віна; закон Стефана - Больцмана.

Необхідно знати такі поняття, як «сіре тіло», «ступінь чорноти».

Слід чітко уявляти собі закон Кірхгофу, за допомогою якого встановлюється зв'язок між поглинаючою та випромінюючою здібностями (ступенями чорноти) тіл.

Студент також повинен вміти розраховувати теплообмін випромінюванням у системі двох тіл.

Питання для самоконтролю

4.1 Чи може тіло поглинати більш променевої енергії, ніж воно випромінює?

4.2 Чи може відображений променевий потік бути більше, ніж падаючий?

4.3 Чи однакові одиниці, що використовуються для поверхневої густини потоку інтегрального випромінювання та для спектральної густини потоку випромінювання?

4.4 Чи завжди тіло, температура якого вище температури навколишнього середовища, випромінює енергії більше, ніж поглинає?

4.5 Чи може зростати спектральна густина потоку випромінювання при зростанні довжини хвилі випромінювання?

4.6 Чи може зменшуватися спектральна густина потоку випромінювання при зростанні довжини хвилі випромінювання?

4.7 Чи може власне випромінювання тіла бути менше відображеного цим тілом випромінювання?

4.8 Чи може власне випромінювання тіла бути більше того, що тіло поглинає?

4.9 Чи може власне випромінювання тіла бути більше, ніж ефективне випромінювання цього ж тіла?

4.10 Чи може власне випромінювання тіла бути більше, ніж потік результуючого випромінювання, що має напрямок від тіла?

4.11 Чи може в умовах рівноважного випромінювання ступень чорноти тіла відрізнятися по значенню від поглинаючої здібності цього ж тіла?

4.12 Чи завжди ступень чорноти тіла та його поглинаюча здібність однакові?