Министерство образования Российской Федерации

Т омский политехнический университет

Л.С. Коновалова, ю.А. Загромов теоретические основы теплотехники. Теплопередача

Учебное пособие

Томск 2001

УДК

К 64

Коновалова Л.С., Загромов Ю.А. Теоретические основы теплотехники. Теплопередача: Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 118 с.

В учебном пособии изложена теория основных разделов дисциплины. Выделены важнейшие положения, законы, методы теплотехнических расчетов. По каждой теме имеются вопросы и задания для контроля знаний, примеры решения задач. Приложение содержит справочный материал.

Пособие подготовлено на кафедре теоретической и промышленной теплотехники, соответствует программе дисциплины и предназначено для студентов специальности 100700 «Промышленная теплотехника» и 100500 «Тепловые электрические станции» Института дистанционного образования.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Томского политехнического университета.

Рецензенты:

Ю.В. Видин – зав. каф. теоретических основ теплотехники Красноярского политехнического университета, профессор, кандидат технических наук;

С.В. Голдаев – старший научный сотрудник научно-исследовательского института прикладной математики и механики при Томском госуниверситете, кандидат технических наук.

Темплан 2001

 Томский политехнический университет

Введение

Ускорение научно – технического прогресса связано с полным удовлетворением потребностей страны в топливно-энергетических ресурсах. Наряду с увеличением добычи топлива и производства энергии эта задача решается путем осуществления активной энергосберегающей политики во всех отраслях народного хозяйства. Большинство современных производств сопровождаются теплотехнологическими процессами, от правильного ведения которых зависит производительность и качество выпускаемой продукции. В связи с этим, а также проблемами создания безотходной технологии и охраны окружающей среды значительно возросла роль теплотехники как науки, теоретическую базу которой составляют термодинамика и теплопередача.

Теплопередача изучает законы переноса теплоты. Исследования показывают, что теплопередача является сложным процессом. При изучении этот процесс расчленяют на простые явления. Задачей курса является изучение простых и сложных процессов переноса теплоты в различных средах.

1. Основные понятия и определения

1.1. Способы переноса теплоты

Теплота самопроизвольно передается от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой. При отсутствии разности температур теплообмен прекращается и наступает тепловое равновесие.

Различают три способа переноса теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность – передача теплоты при контакте между телами и частицами тела. Теплопроводностью тепло передается по твердым телам, в жидкостях и газах.

Конвекция – перемещение массы жидкости или газа из среды с одной температурой в среду с другой температурой. Если движение вызвано разностью плотностей нагретых и холодных частиц – это естественная конвекция, если разностью давлений – вынужденная конвекция. Конвекцией теплота передается в жидкостях и газах.

Тепловое излучение – процесс распространения теплоты от излучающего тела с помощью электромагнитных волн. Он обусловлен температурой и оптическими свойствами излучающего тела (твердых тел, трех- и многоатомных газов).

В твердых телах теплота передается только теплопроводностью. Только излучением теплота передается между телами, расположенными в вакууме. Конвекцию невозможно отделить от теплопроводности.

Совместный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом.

Конвективный теплообмен между поверхностью и омывающей ее средой называется теплоотдачей.

Передача теплоты одновременно двумя или тремя способами называется сложным теплообменом.

Передача теплоты от одной среды к другой через разделяющую их стенку называется теплопередачей.