![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Тема 16. Котельные установки……………..………………………………149
- •Тема 17. Использование вэр и охрана окружающей среды………..…..170
- •Введение
- •Часть 1. Термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Предмет и метод термодинамики
- •Объект изучения термодинамики
- •1.3 Параметры состояния термодинамической системы
- •1.4 Уравнение состояния идеального газа. Понятие об идеальных и реальных газах
- •1.5 Газовые смеси
- •1.6 Термодинамический процесс
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •2.1 Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Частные случаи закона
- •2.2 Внутренняя энергия системы
- •2.3 Работа расширения и pv-диаграмма для изображения работы
- •2.4 Работа и теплота
- •2.5 Теплоемкость газов
- •2.6 Энтальпия
- •Тема3. Второй закон термодинамики
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Энтропия и математическое выражение второго закона
- •3.3 III начало термодинамики
- •3.4 Т,s диаграмма для изображения теплоты
- •3.5 Физический смысл энтропии
- •3.6 Основное уравнение термодинамики и вычисление энтропии
- •Тема. 4 термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
- •4.1 Изохорный процесс
- •4.2 Изобарный процесс
- •4.3 Изотермический процесс
- •4.4 Адиабатный процесс
- •4.5 Политропный процесс
- •Тема 5. Термодинамические циклы
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Термодинамическая схема теплового двигателя
- •5.3 Прямой цикл Карно
- •5.4 Обратный цикл Карно
- •Тема 6. Циклы паросиловых, холодильных установок и теплового насоса
- •6.1 Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина
- •6.2 Циклы холодильных установок
- •6.3 Цикл теплового насоса
- •6.4 Эксергия. Эксергический анализ
- •Тема7. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •7.1 Цикл Отто
- •7.2 Цикл Дизеля
- •7.3 Цикл Тринклера (или Сабатэ)
- •Тема8. Термодинамика потока газов и паров
- •8.1 Уравнение первого закона термодинамики для потока
- •8.2 Истечение газов и паров
- •8.3 Дросселирование. Температура инверсии
- •Часть 2. Теория тепло и массообмена
- •Тема 9. Основы теории теплообмена
- •9.1 Введение. Теплопроводность
- •9.2 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
- •9.3 Теплопроводнсть плоской однородной, однослойной стенки
- •9.4 Теплопроводность многослойной стенки
- •9.5 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •Тема10. Конвективный теплообмен
- •10.1 Понятие теплообмена. Закон Ньютона Рихмана
- •10.2 Критерии подобия
- •10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
- •10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
- •10.5. Теплоотдача при кипении
- •10.6 Теплоотдача при конденсации пара
- •Тема11. Теплопередача чарез стенку
- •11.1 Понятие теплопередачи, теплопередача через плоскую стенку.
- •11.2 Уравнение теплопередачи.
- •11.3 Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •Тема12. Лучистый теплообмен
- •12.1 Понятие лучистого теплообмена
- •12.2 Законы лучистого теплообмена
- •12.3 Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Тема13. Водяной пар
- •13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
- •13.2 Ts и hS диаграмма водяного пара
- •13.3 Параметры состояния жидкости и пара
- •Тема14. Влажный воздух
- •14.1 Понятие влажного воздуха, его характеристики
- •14.3 Сушка материала
- •Тема15. Топливо
- •15.1 Классификация топлива
- •15.2 Состав топлива
- •15.3 Характеристики топлива.
- •15.4. Примеры твердого, жидкого, газообразного топлива.
- •15.5 Процесс горения топлива
- •15.6 Состав и объем продуктов сгорания.
- •15.7 Нефтяные топлива.
- •15.8 Понятие детонации, октанового числа и цетанового числа.
- •Тема16. Котеьные установки
- •16.1 Понятие котла и котельной установки
- •16.1 Паровой котёл и его основные элементы
- •16.3 Паровые и водогрейные котлы
- •16.4 Вспомогательное оборудование
- •16.5 Топка, топочные устройства
- •16.6 Котлы утилизаторы
- •16.7 Тепловой баланс горения
- •Тема17. Использование вэр и охрана окружающей среды
- •17.1 Понятия вэр
- •17.2 Классификация вторичных энергетических ресурсов в промышленности
- •17.3 Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности
- •17.4 Расчет вэр на экономическую эффективность
- •Заключение.
10.2 Критерии подобия
Основные положения теории подобия формулируются в виде трех теорем. Первая и вторая теоремы подобия формулируют основные свойства подобных между собой явлений, третья устанавливает признаки, по которым можно определить, подобны ли рассматриваемые явления.
Сущность теорем подобия:
первой – в подобных явлениях все одноименные числа подобия (в том числе и критерии подобия) должны быть численно одинаковы;
второй – зависимость между переменными, характеризующими какой–либо процесс, может быть представлена в виде зависимости между числами подобия;
третьей – подобны те явления, у которых одноименные критерии подобия одинаковы.
Теория подобия дает возможность на основе анализа математического описания того или иного процесса ответить на вопрос, сколько должно быть критериев в критериальном уравнении, и раскрывает содержание всех критериев, однако не позволяет найти конкретную функциональную зависимость определяемого критерия от определяющих. Последняя задача решается путем постановки экспериментов, моделирующих исследуемый процесс, и соответствующей обработки полученных данных. Критериальные уравнения используются для расчета искомой величины, входящей в определяемый критерий.
Все критерии подобия безразмерные величины. Их можно умножать и делить один на другой, возводить в степень. Получаемые при этом комплексы безразмерных величин также являются критериями подобия.
В конвективном теплообмене очень часто по критериальным уравнениям рассчитывают коэффициент теплообмена а. Определяемый критерий, содержащий коэффициент теплообмена, можно получить, переходя к безразмерным переменным в дифференциальном уравнении теплоотдачи.
Введем новые
переменные:
,
,
где l
– некоторый характерный размер. Тогда
уравнение примет вид:
. (10.11)
Полученный безразмерный комплекс, стоящий в левой части, называется числом Нуссельта
.
(10.12)
Он представляет собой безразмерный коэффициент теплоотдачи. Числа подобия, составленные только из заданных параметров математического описания задачи, называются критериями подобия. Анализ уравнений конвективного теплообмена позволяет получить следующие основные критерии подобия:
– критерий Рейнольдса, представляющий собой отношение сил инерции к силам вязкости
;
(10.13)
– критерий Грасгофа, характеризующий подъемную силу, возникшую вследствие разности плотности жидкости
; (10.14)
– критерий Прандтля, определяющий физические свойства жидкости
Pr = v/a. (10.15)
Входящие в эти критерии параметры v, а, β должны быть заданы условиями однозначности.
В уравнениях (10.13) – (10.15): v– кинематическая вязкость, м2/с; о – температуропроводность, м2/с; β – температурный коэффициент, 1/К; w – скорость жидкости, м/с; l – характерный размер, м; tc, tж– температура жидкости у стенки и в ядре потока.
При описании теплоотдачи, усредненной по всей поверхности теплообмена и не усложненной фазовыми или химическими превращениями, функциональная зависимость между определяемым и определяющими критериями подобия имеет вид:
Nu = f(Re,Pr,Gr). (10.16)
Конкретный вид уравнения (10.13), получаемого обычно экспериментальным путем, зависит от характера рассматриваемого явления теплоотдачи, геометрических параметров системы и условий проведения процесса.
При расчете коэффициента теплообмена сначала из критериального уравнения находят число Nu, а затем рассчитывают коэффициент теплообмена:
a = Nu(λ/l). (10.17)