Контрольные вопросы

1. Чем отличаются процессы кондуктивного и конвективного теплообмена?

2. Напишите уравнения кондуктивного и конвективного теплообмена для плоской стенки.

3. Напишите уравнение теплопроводности для многослойной цилиндрической стенки.

4. Чем отличаются теплообменные задачи в изотермической и неизотермической постановке?

5. Дайте определение гидродинамического и теплового пограничного слоев. Какой вид будут они иметь для плоской пластины?

6. Какие допущения принимаются для получения уравнений гидродинамического и теплового пограничных слоев на плоскости пластины?

7. Чем отличаются ламинарные гидродинамические и тепловые пограничные слои от турбулентных?

8. Почему и как меняется локальный коэффициент теплоотдачи по длине горизонтальной пластины для турбулентного пограничного слоя?

9. Дайте для горизонтальной круглой трубы определение начальных участков гидродинамической и тепловой стабилизации.

10. Для круглой трубы в области стабилизированного теплообмена локальный коэффициент теплоотдачи равен предельному _кр = 3,66/d или Νu_пр = 3,66. Почему?

11. Как влияет на теплообмен изменение теплофизических характеристик теплоносителя?

12. В чем заключается механизм переноса тепла при конденсации пара?

13. В чем заключается механизм конденсации паровых смесей и парогазовых смесей?

14. В чем специфика теплообмена при изменении фазового состояния теплоносителя?

15. Почему коэффициент теплоотдачи при пленочном кипении жидкости меньше, чем при пузырчатом?

16. В каких случаях необходимо учитывать перенос тепла излучением?

17. Сформулируйте определение абсолютно черного, абсолютно белого и серого тепла.

18. Как определить коэффициент теплоотдачи за счет излучения от твердой стенки к газу?

19. Как определить количество теплоты, переходящее от более нагретого тепла к менее нагретому, вследствие теплового излучения?

20. В чем заключается задача оптимизации теплообмена в теплообменниках?

21. Каковы способы интенсификации теплообмена?

22. Что понимают под критическим температурным напором при кипении?

23. В каких случаях применяется физическое моделирование теплообмена и в чем его суть?

Часть 2. Промышленные способы передачи тепла

Проведение многих технологических процессов связано с необходимостью подвода и отвода теплоты. Все тепловые процессы и установки разделяют на:

• высокотемпературные от 400 до 2000 C (огнетехнические процессы, нагревательные печи);

• среднетемпературные от 150 до 700 C (ректификация, сушка, выпарка);

• низкотемпературные от –150 до 150 C (отопительные, вентиляционные; установки, кондиционеры, холодильные установки);

• криогенные – Т < –150 C (разделение воздуха).

Теплообменники (ТО) – аппараты для передачи тепла от одного вещества к другому. Вещества, участвующие в процессе передачи тепла, называются теплоносителями (ТН).

2.1. Подвод теплоты

Для решения этой задачи применяют различные теплоносители. ТН классифицируются по:

1. По назначению:

• греющий ТН;

• охлаждающий ТН, хладаноситель;

• промежуточный ТН;

• сушильный агент.

2. По агрегатному состоянию:

• Однофазные:

• низкотемпературная плазма;

• газы;

• неконденсирующиеся пары;

• не кипящие и неиспаряющиеся при данном давлении жидкости;

• растворы;

• зернистые материалы.

• Много-, двухфазные:

• кипящие, испаряющиеся и распыляемые газом жидкости;

• конденсирующиеся пары;

• плавящиеся, затвердевающие материалы;

• пены, газовзвеси;

• аэрозоли;

• эмульсии, суспензии и т.д.

3. По диапазону температур и давления:

• высокотемпературные ТН (дымовые, топочные газы, расплавы солей, жидкие металлы);

• среднетемпературные ТН (водяной пар, вода, воздух);

• низкотемпературные ТН (при атмосферном давлении T_кип ≤ 0 C);

криогенные(сжиженные газы – кислород, водород, азот, воздух и др.) .

С увеличением давления растет и температура кипения жидкостей.

В качестве прямых источников тепловой энергии на промышленных предприятиях используют топочные (дымовые) газы и электроэнергию. Вещества, передающие от этих источников теплоту, в ТО называют промежуточными ТН. Наиболее распространенные промежуточные ТН:

• водяной пар насыщенный;

• горячая вода;

• перегретая вода;

• органические жидкости и их пары;

• минеральные масла, жидкие металлы.

Требования к ТН:

• большая , с_р;

• высокое значение теплоты парообразования;

• низкая вязкость;

• негорючесть, нетоксичность, термостойкость;

• дешевизна.