
- •1. Механизмы передачи тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением.
- •2. Основные понятия и определения.
- •3. Теплопроводность.
- •4. Дифференциальное уравнение теплопроводности.
- •5. Краевые условия.
- •6. Теплопроводность плоской стенки.
- •7. Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •8.Теплопередача через плоскую стенку.
- •9. Теплопередача через цилиндрическую стенку.
- •10. Тепловая изоляция.
- •11. Конвективный теплообмен.
- •12. Конвективный тепловой поток.
- •13. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. Режимы течения теплоносителей.
- •14. Дифференциальное уравнение теплоотдачи в пс.
- •15. Основы теории подобия.
- •16. Критерий Нуссельта.
- •17. Числа Фурье и Пекле.
- •18. Число Рейнольдса.
- •19. Уравнения подобия.
- •21. Теплоотдача при течении жидкости в трубах и каналах.
- •22. Теплоотдача при свободной конвекции. Число Грасгофа.
- •23. Лучистый теплообмен.
- •24. Законы теплового излучения.
- •25. Эффективный и результирующий потоки излучения. Закон Кирхгофа.
- •31. Теплопроводность через плоскую стенку с внутренним источником теплоты.
- •32. Теплопроводность через цилиндрическую стенку с внутренним источником теплоты.
1. Механизмы передачи тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением.
Теплопроводность – обмен энергией между структурными частицами вещества, атомами, молекулами. Процесс аналогичен диффузии, поэтому ТП – диффузионный механизм передачи тепла. Интенсивность теплообмена зависит от свойств среды. Основная характеристика – коэффициент теплопроводности. ТП присутствует в любом агрегатном состоянии вещества. В твердых телах это единственный механизм передачи тепла (за исключением инфракрасного излучения).
Конвективный теплообмен – перенос тепла вместе с макрообъемами подвижной среды. КО всегда сопровождается теплопроводностью, и имеет место в жидкостях и газах. Движение среды возможно только при наличии разности давлений. Если эта разность создается искусственно, конвекция называется вынужденной. В противном случае конвекция называется свободной. В зависимости от причины, вызывающей разность давлений, различают термогравитационную (из-за разности температур) и концентрационную (из-за разности плотностей) конвекцию. Интенсивность КО зависит от разности температур, ТФХ среды, геометрии системы, скорости движения среды и пр. Потоки тепла при конвекции существенно выше, чем при ТП.
Теплообмен
излучением –
передача энергии с помощью электромагнитных
волн. Излучают все тела, температура
которых больше 0 К. Интенсивность зависит
от температуры тела, характеристик
поверхности, длины волны излучения.
Наибольшая часть энергии передается в
диапазоне длин волн
.
При низких температурах интенсивность
излучения невысока. В этом диапазоне
больше энергии передается конвекцией.
При более высоких температурах
интенсивность излучения быстро
возрастает. При
конвекция не учитывается.
2. Основные понятия и определения.
Тепловой
поток –
количество тепла
,
передаваемое поверхностью тела в
окружающую среду за единицу времени.
Плотность теплового потока – тепловой поток, передаваемый с единицы поверхности тела.
Вектор
направлен по нормали к
в сторону уменьшения температуры.
Тепловой поток характеризует тепловые
потери тела.
Температурное
поле –
совокупность значений температуры во
всех точках исследуемой области в любой
момент времени. Температурное поле
характеризует функция
.
Стационарное ТП – температура не зависит
от времени; однородное ТП – температура
не зависит от координат. В зависимости
от количества рассматриваемых координат
(
)
различают трехмерное, двумерное и
одномерное поле температур.
Изотермическая поверхность – метод графического представления поля температур. Это совокупность точек внутри исследуемой области, температуры которых одинаковы. В сечении области ИП изображаются в виде линий, которые не пересекаются, оканчиваются на границах тела или замкнуты.
Градиент температуры – вектор в направлении наиболее интенсивного повышения температуры в данной точке области. В каждой точке неоднородного ТП вектор градиента имеет свое направление и величину.
характеризует
интенсивность изменения температуры
в данной точке области и численно равен
разности температур на двух ИП, расстояние
между которыми 1 метр.