- •Тепломассообмен
- •Часть 2 (тот-2)
- •Часть 2 (тот-2)
- •450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. Космонавтов,1
- •Введение
- •Необходимость углублённого понимания и роль российских учёных
- •Модели среды и задача курса
- •1. Теплообмен
- •1.1. Основные понятия теплообмена
- •Основные способы переноса теплоты
- •Виды сложного теплообмена
- •1.2. Теплопроводность. Закон Фурье
- •Пределы и характер изменения коэффициента теплопроводности
- •1.3. Дифференциальное уравнение теплопроводности и его решения
- •Условия однозначности для процессов теплопроводности
- •1.3.1. Теплопроводность при стационарном тепловом режиме (граничные условия I рода) Плоская стенка,
- •Многослойная плоская стенка
- •1.3.2. Теплопередача (теплопроводность при граничных условиях III рода) Плоская однородная и многослойная стенки
- •Цилиндрическая стенка: теплопроводность при стационарном тепловом режиме (граничные условия I рода)
- •Многослойная криволинейная стенка: теплопередача (теплопроводность при граничных условиях III рода)
- •Средняя расчётная поверхность
- •Интенсификация теплопередачи – увеличение теплового потока
- •Расчётные формулы для цилиндрической стенки
- •Критический диаметр цилиндрической стенки
- •Тепловая изоляция
- •1.3.3. Нестационарная теплопроводность Физические представления о процессах нагревания и охлаждения тел
- •Охлаждение (нагревание) неограниченной пластины
- •Количество теплоты, отданное пластиной в процессе охлаждения
- •Влияние числа Bi на процессы нестационарной Теплопроводности
- •Охлаждение тел конечных размеров
- •Зависимость охлаждения (нагревания) от формы и размеров тела
- •Регулярный режим охлаждения (нагревания) тела
- •1.4. Конвективный теплообмен (кто) в однофазной среде
- •Система дифференциальных уравнений кто
- •Теория подобия
- •Методы приведения к безразмерному виду Простейший метод – метод «губки»
- •Получение эмпирических уравнений подобия
- •1.5. Элементы теплообмена при фазовых превращениях. Конденсация чистого пара
- •Расчёт коэффициента теплоотдачи по формулам Нуссельта
- •1.6. Теплообмен излучением в прозрачной среде. Сложный теплообмен
- •Основные законы теплового излучения
- •Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •1.7. Основы теплового расчёта теплообменных аппаратов
- •Краткая классификация тоа
- •Виды теплового расчёта
- •Уравнение теплового баланса и теплопередачи
- •Схемы движения теплоносителей
- •Распределение температур при прямотоке и противотоке
- •Средний температурный напор
- •2. Методы теории Тепломассобмена
- •У часток термической стабилизации
- •Теплообмен при ламинарном течении в трубе
- •Теплоотдача в трубах некруглого сечения
- •Каналы кольцевого поперечного сечения
- •Теплоотдача в изогнутых трубах
- •Теплоотдача в шероховатых трубах
- •Средняя по сечению потока температура жидкости
- •Теплоотдача при свободном движении
- •Теплоотдача при поперечном омывании труб и пучков труб
- •Коэффициент теплоотдачи при омывании труб и пучков труб (плакат)
- •Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб
- •Коэффициенты теплоотдачи
- •2 .2. Дополнение к расчёту среднего температурного напора
- •Формула в.Г. Шухова
- •Сравнение прямотока и противотока
- •2.3. Дополнение к теплообмену при фазовых превращениях. Кипение Режимы кипения
- •Теплоотдача при пузырьковом режиме в большом объёме
- •Структура двухфазного потока при течении внутри труб кипящей жидкости
- •Теплоотдача при вынужденном движении кипящей жидкости в трубах
- •2.4. Приближение пограничного слоя Система уравнений ламинарного пограничного слоя
- •Система уравнений турбулентного пограничного слоя
- •2.5. Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена Условия подобия физических процессов
- •Моделирование процессов кто
- •Термодинамическое подобие
- •Метод локального теплового моделирования
- •Метод масштабных преобразований (приведение математической формулировки краевой задачи к безразмерному виду)
- •Метод размерностей. Π-теорема
- •2.6. Теплогидравлический расчёт теплообменных аппаратов
- •2.7. Методы теплообмена излучением Закон Ламберта
- •Теплообмен излучением между телами, произвольно расположенными в пространстве. Угловые коэффициенты
- •Уравнение переноса лучистой энергии
- •Особенности излучения газов и паров
- •2.8. Массообмен Основные понятия и определения
- •Концентрационная диффузия. Закон Фика
- •Тепло- и массообмен в двухкомпонентных средах
- •2.9. Дифференциальные уравнения тепломассообмена
- •Система уравнений конвективного массообмена для бинарной смеси
- •Диффузионный пограничный слой
- •Числа подобия конвективного массообмена
- •Аналогия процессов теплообмена и массообмена
- •Тройная аналогия
- •Методы теплопроводности Ребристые поверхности (методы интенсификации теплообмена)
- •Дифференциальное уравнение для прямого ребра
- •Прямое ребро прямоугольного профиля
- •Прямое ребро треугольного профиля
- •Круглое ребро прямоугольного профиля (табл. 1д)
- •Тепловой поток, переданный одним ребром
- •Теплоотдача при плёночной конденсации сухого насыщенного водяного пара с учётом волнового движения
- •Cписок использованной литературы
- •Содержание
- •1.3.1. Теплопроводность при стационарном тепловом режиме (граничные условия I рода) 20
- •1.3.2. Теплопередача (теплопроводность при граничных условиях III рода) 24
- •1.3.3. Нестационарная теплопроводность 39
Ф.Ф. Абузова
Тепломассообмен
теоретические основы теплотехники
Часть 2 (тот-2)
Курс лекций для студентов специальности 140104
Уфа 2008
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический
университет»
Ф.Ф. Абузова
Тепломассообмен
Теоретические основы теплотехники – часть 2
(ТОТ-2)
Курс лекций для студентов специальности 140104
Уфа 2008
УДК 621.1.016 (07)
ББК 31.31я7
А17
Утверждено Редакционно-издательским советом УГНТУ
в качестве учебного пособия
Рецензент
Доктор технических наук, ведущий специалист АНО «ЦЭ РБ»
Е.А. Смородов
Абузова Ф.Ф.
А 17 Тепломассообмен
Теоретические основы теплотехники –часть 2 (ТОТ-2): курс лекций.-Уфа:
Изд-во УГНТУ, 2008.- 175 с.
ISВN
Курс лекций составлен на основе обобщения и систематизации литературы в соответствии с профилем специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» и программой курса «Тепломассообмен (Теоретические основы теплотехники - часть 2)». Рассмотрены основные разделы современного тепломассообмена. Изложение материала базируется на знаниях, полученных студентами в процессе изучения предшествующих курсов «Математика», «Физика», «Теоретические основы теплотехники – часть 1 (Термодинамика)».
Курс лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика».
УДК 621.1.016 (07)
ББК 31.31.я7
ISBN Уфимский государственный
нефтяной технический
университет, 2008
Абузова Ф.Ф., 2008
Учебное издание
Абузова Фатиха Фиттяховна
тепломассообмен
теоретические основы теплотехники
Часть 2 (тот-2)
Редактор Н.В. Исхакова
Краткий конспект лекций, компьютерная
графика и набор: А.Р. Валишин
Подписано в печать Бумага офсетная №2. Формат 60х84 1/16.
Гарнитура «Таймс». Печать трафаретная. Усл. печ.л. . Уч.-изд. .
Тираж 200 экз. Заказ .
Издательство Уфимского государственного нефтяного
технического университета
Типография Уфимского государственного нефтяного
технического университета
Адрес издательства и типографии:
450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. Космонавтов,1
Курс лекций состоит из двух частей.
Первая часть – базовый курс теплообмена (16 ч). В этой части цель – ознакомление студентов с основами дисциплины, физическими моделями процессов теплообмена, получение студентами аппарата для решения «стандартных» типовых задач по основным разделам теплообмена.
Вторая часть (30 ч) посвящена методам теории тепломассообмена, имеет целью углубление знаний студентов по отдельным разделам теплообмена, изложение основ массообмена и в целом тепломассообмена, освоение аппарата для решения более сложных задач.
При дефиците аудиторного времени часть материала лекций рекомендуется студентам для самостоятельного изучения.
Краткий конспект лекций, компьютерная графика и набор – А.Р. Валишин
© Уфимский государственный нефтяной
технический университет, 2008
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………... |
|
||||
1. |
Теплообмен…………………………………………. |
|
|||
1.1. |
Основные понятия теплообмена. Модели среды. Виды теплообмена и элементарные способы переноса теплоты………………………………………………………………………... |
|
|||
1.2. |
Теплопроводность. Закон Фурье……………………….. |
|
|||
1.3. |
Дифференциальное уравнение теплопроводности и его решения. Условия однозначности……………………………………………………….. |
|
|||
1.3.1. |
Теплопроводность при стационарном тепловом режиме (граничные условия I рода)………………………………………. |
|
|||
1.3.2. |
Теплопередача (теплопроводность при граничных условия III рода). Цилиндрическая стенка. Критический диаметр. Тепловая изоляция. Рациональная изоляция. Интенсификация теплопередачи. Ребристые поверхности (Табл.1Д)……………………………………………… |
|
|||
1.3.3. |
Нестационарная теплопроводность. Физические представления о процессах нагревания и охлаждения тел. Неограниченная пластина. Бесконечный цилиндр. Шар. Охлаждение (нагревание) тел конечных размеров. Влияние числа Bi на процесс. Зависимость процесса охлаждения (нагревания) от формы и размеров тела. Регулярный режим. Табл. 1 – Задачи нестационарной теплопроводности………………………………………………………… |
|
|||
1.4. |
Конвективный теплообмен (КТО) в однофазной среде. Система дифференциальных уравнений КТО. Методы приведения к безразмерному виду. Метод «губки». Числа теплового подобия. Числа гидродинамического подобия. Получение эмпирических уравнений подобия. Таблица 2 – Уравнения подобия для расчёта…………………. |
|
|||
1.5. |
Элементы теплообмена при фазовых превращениях. Конденсация чистого пара………………………….. |
|
|||
1.6. |
Теплообмен излучением в прозрачной среде. Сложный теплообмен…………………………………………… |
|
|||
1.7. |
Основы теплового расчёта теплообменных аппаратов. Классификация. Виды теплового расчёта. Уравнение теплового баланса и теплопередачи. Схемы движения теплоносителей. Распределение температур при прямотоке и противотоке. Средний температурный напор. Температурная поправка на непротивоточность. Расчёт конечных температур теплоносителей…………………………………. |
|
|||
|
Обобщение по видам теплообмена……………………. |
|
|||
2. |
Методы теории тепломассообмена……………….. |
|
|||
2.1. |
Особенности движения и теплообмена в трубах (физическое содержание табл. 2). Средняя по сечению потока температура жидкости……………………… |
|
|||
2.2. |
Дополнения к расчёту среднего температурного напора. Формула В.Г. Шухова. Сравнение прямотока и противотока. ………….. |
|
|||
2.3. |
Дополнение к теплообмену при фазовых превращениях. Кипение. Режимы кипения. Теплоотдача при пузырьковом режиме в большом объёме. Структура двухфазного потока при течении внутри труб кипящей жидкости. Теплоотдача при вынужденном движении кипящей жидкости в трубах………………………………………………………………. |
|
|||
2.4. |
Приближение пограничного слоя………………………. |
|
|||
2.5. |
Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена. Условия подобия физических процессов. Моделирование процессов КТО. Термодинамическое подобие. Метод локального теплового моделирования. Метод масштабных преобразований (приведение математической формулировки краевой задачи к безразмерному виду). Метод размерностей. π-теорема…………………………………………….. |
|
|||
2.6. |
Теплогидравлический расчёт теплообменных аппаратов………………………………………………………… |
|
|||
2.7. |
Методы теплообмена излучением Закон Ламберта. Теплообмен излучением между телами, произвольно расположенными в пространстве. Угловые коэффициенты. Экраны. Уравнение переноса лучистой энергии. Особенности излучения газов и паров……………………………………………………………………... |
|
|||
2.8. |
Массообмен Основные понятия и определения: поток массы компонента; плотность потока массы; молекулярная диффузия: концентрационная диффузия, закон Фика, термо- и бародиффузия; массоотдача; диффузионный пограничный слой………………………………………………… |
|
|||
2.9. |
Дифференциальные уравнения тепломассообмена Дифференциальное уравнение массоотдачи, массообмена, закона сохранения энергии для движущейся смеси, уравнение движения и сплошности для тепломассообмена. Условия однозначности. Тепло- и массоотдача. Числа подобия конвективного массообмена……………… |
||||
|
|||||
2.10. |
Аналогия процессов теплообмена и массообмена. Тройная аналогия…………………………………………. |
|
|||
Список использованной литературы………………….. |
|
Лекция 1