Основные положения

1. Сложные тепловые процессы слагаются из трех простых: теплопроводности, конвекции и тепловой радиации. Теплопроводность - передача механической энергии при соударениях молекул. Конвекция перенос теплоты вместе с нагретыми элементами среды. Тепловая радиация - передача теплоты путем излучения и поглощения электромагнитных волн поверхно­стями тел.

2. Как простые, так и сложные тепловые процессы описываются феноменологическими зависимостями, которые открыты ранее и получили имена ученых: Фурье, Ньютона-Рихмана и Стефана- Больцмана.

3. В расчетах тепловых потоков, передаваемых в теплообменных аппаратах, необходимо учитывать непостоянство разности температур теплоносителей по площади теплопередачи. Для этого расчет строят либо поэлементно, считая разность температур для каждого элемента постоянной, либо осредняют ее. Учитывая, что в подавляющем большинстве теплообменных аппаратов температуры теплоносителей изменяются экспоненциально по координатам, разность их температур осредняют по логарифмической зависимости.

4. Технологические расчеты теплообменников сводятся к решению уравнений баланса масс и энергий. Физический смысл этих балансов - равенство сумм массовых (энергетических) потоков, поступающих в аппарат и уходящих из него. Как правило, вещество и энергия входят в аппарат и уходят из него, переходя из одного потока в другой, но их суммарные расходы остаются неизменными. В энергетических балансах учитывают потоки теплоты, теряемой через ограждения аппаратов.

5. В расчетах энергетических потоков используют понятие энтальпии. Энтальпия складывается из энергии, аккумулированной (запасенной) телом, и энергии, которая может высвободиться или поглотиться при фазовом переходе, растворении, сорбции или в другом процессе, реализующемся параллельно с теплообменом.

Контрольные вопросы и задания.

1. Какие вы знаете простые процессы теплообмена? 2. Приведите примеры сложных процессов теплообмена. 3. Что является обобщенной движущей силой процесса теплоотдачи от греющего пара к нагреваемой стенке теплообменника? 4. Что такое энтальпия? 5. Для чего вычисляют среднюю разность температур теплоносителей в теплообменнике? 6. Почему среднюю разность температур теплоносителей вычисляют как среднюю логарифмическую? 7. Можно ли назвать зависимость для вычисления тепловых потоков феноменологической? 8. Напишите феноменологическую зависимость для вычисления теплового потока в любом сложном процессе теплопередачи. 9. В чем сущность энергетического баланса любого теплового аппарата?

Тесты для проверки знаний

1. Какой из названных далее параметров является обобщенной действующей силой, побуждающей теплообмен в кожухотрубном теплообменнике?

Ответы. 1.1. Разность температур греющего и нагреваемого теплоносителей.

1.2. Разность температур греющего теплоносителя на входе и выходе теплообменника.

1.3. Разность энтальпий греющего и нагреваемого теплоносителей.

2. Чему равняется суммарная энтальпия смеси двух жидкостей? Ответы. 2.1. Взвешенной по массе сумме энтальпий жидкостей.

2.2. Взвешенной сумме энтальпий жидкостей и теплоте их абсорбции (растворения).

2.3. Энтальпии той жидкости, для которой она больше.

3. Можно ли считать закон Фурье для теплопроводности обычной феноменологической зависимостью?

Ответы. 3.1. Да.

3.2. Нет.

4. Почему отходящие газы котельной на выходе из дымовой трубы часто принимают белый цвет, хотя на некотором расстоянии после выхода из трубы они прозрачны?

Ответы. 4.1. Дым подкрашивается веществами, входящими в его состав, но процесс подкрашивания требует времени, и потому он становится белым не сразу.

4.2. На некотором расстоянии от выхода трубы прозрачный водяной пар охлаждается и из него выпадают капли воды, имеющие белый цвет.

5. По какому параметру определяют, является ли тепловое излучение проникающим в глубину нагреваемого изделия?

Ответы. 5.1. По интенсивности излучения.

5.2. По температуре нагреваемого изделия.

5.3. По частоте падающего на изделие излучения.

6. Для увеличения глубины проникновения теплового излучения в глубину выпекаемого изделия необходимо увеличить температуру излучающих поверхностей или уменьшить?

Ответы. 6.1. Увеличить.

6.2. Уменьшить.

6.3. Увеличить, но не более некоторой критической величины.

7. Излучение каких длин волн быстрее прогреет пишевой продукт? Ответы. 7.1. Инфракрасное.

7.2. Сверхвысокочастотное (СВЧ).

7.3. Ультрафиолетовое.

8. Если конвективное отопление помещения заменить инфракрасным, воздух, через который оно передается, станет теплее или нет?

Ответы. 8.1. Теплее.

8.2. Он станет холоднее.

8.3. Температура воздуха не изменится.