- •Содержание
- •Тема 1. Основные понятия теплообмена 7
- •Тема 2. Теплопроводность 14
- •Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях 64
- •Тема 8. Теплообмен излучением 81
- •Тема 9. Основы теории массообмеНа 102
- •Введение
- •Тема 1. Основные понятия теплообмена
- •1.1 Температурное поле. Изотермическая поверхность.
- •1.2. Градиент температуры
- •1.3. Количество теплоты. Тепловой поток.Удельные тепловые потоки
- •1.4.Элементарные способы передачи теплоты (виды процессов теплообмена)
- •1.5. Сложный теплообмен. Теплоотдача и теплопередача
- •Тема 2. Теплопроводность
- •2.1. Основной закон теории теплопроводности. Закон (гипотеза) Фурье.
- •2.2. Энергетическая форма записи закона Фурье. Коэффициент температуропроводности
- •2.3. Дифференциальное уравнение теплопроводности (дифференциальное уравнение Фурье)
- •2.4. Условия однозначности, необходимые для решения уравнения Фурье
- •2.5. Начальные условия (ну)
- •2.6. Граничные условия (гу)
- •2.7. Методы решения краевой задачи в теории теплопроводности
- •Тема 3. Нестационарная теплопроводность в телах простейшей формы
- •3.1. Математическая формулировка задачи
- •Тема 4. Стационарная теплопроводность
- •4.1 Стационарная теплопроводность в плоской и цилиндрической стенках
- •Тема 5. Теплопередача
- •5.1. Теплопередача через плоскую стенку
- •5.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •5.3. Алгоритм расчета теплопередачи через непроницаемые стенки
- •5.4. Единая формула теплопередачи через стенки классической формы
- •5.5. Интенсификация теплопередачи
- •5.6.Тепловая изоляция
- •Тема 6. Конвективный теплообмен в однофазных средах
- •6.1. Основные понятия и определения
- •6.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •6.3. Основные положения теории подобия
- •6.4. Основные критериальные уравнения
- •6.4.1. Конвективная теплоотдача при свободном движении текучей среды
- •6.4.2. Конвективная теплоотдача при вынужденном движении текучей среды в трубах и каналах
- •6.4.3. Конвективная теплоотдача при вынужденном внешнем обтекании тел
- •6.5. Алгоритм расчета коэффициента теплоотдачипо критериальным уравнениям
- •Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях
- •7.1. Теплоотдача при конденсации паров
- •7.2. Теплоотдача при кипении жидкостей
- •Тема 8. Теплообмен излучением
- •8.1. Основные понятия и определения
- •8.2. Тепловое излучение твердых тел
- •8.3. Основные законы излучения абсолютно черного тела (ачт)
- •8.4. Излучение реальных тел. Закон Кирхгофа.
- •8.4. Особенности излучения газов
- •8.5. Расчет результирующего лучистого потока тепла между телами. Экраны
- •Тема 9. Основы теории массообмеНа
- •9.1. Диффузионный пограничный слой
- •9.2. Массопроводность, массоотдача, массопередача
- •9.3 Критериальные уравнения массоотдачи
- •10. Теплообменные аппараты
- •10.1 Общие сведения о теплообменных аппаратах
- •10.1.1. Рекуперативные теплообменники
- •10.1.2. Регенеративные теплообменные аппараты
- •10.1.3. Аппараты смешивающего типа
- •10.2 Расчет теплообменных аппаратов
- •10.2.1. Уравнение теплового баланса. Уравнение баланса массы.
- •10.2.2 Средний температурный напор.
- •10.2.3 Уравнение теплопередачи.
- •10.2.4 Проверочный расчет теплообменного аппарата. Сравнение прямотока с противотоком.
- •10.2.5 Гидравлический расчет аппаратов.
- •10.2.6 Тепловой расчет регенеративных теплообменников
- •10.3 Методики расчет теплообменных аппаратов
- •10.3.1. Математическая модель рекуперативного теплообменного аппарата и алгоритм его поверочного расчета по методу n-e.
- •10.3.2. Основные закономерности процесса испарительного охлаждения воды в градирнях
- •10.3.3. Деаэрация воды
- •Основы процесса
- •Кинетика процесса деаэрации воды
- •Конструктивные особенности термических деаэраторов
- •Список основных обозначений
- •- Число Стантона. Литература
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра «СТС»
МАРКОВА Т.А.
канд. техн. наук, доцент
ОСНОВЫ ТЕПЛОМАССООБМЕНА
Конспект лекций
Направление подготовки: 270100 – «Строительство»
Специальность: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Формы обучения – очная, очно-заочная, заочная
Тула –2009 г.
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
Тема 1. Основные понятия теплообмена 7
1.2. Градиент температуры 8
1.3. Количество теплоты. Тепловой поток.Удельные тепловые потоки 9
1.4.Элементарные способы передачи теплоты (виды процессов теплообмена) 10
1.5. Сложный теплообмен. Теплоотдача и теплопередача 11
Тема 2. Теплопроводность 14
2.1. Основной закон теории теплопроводности. Закон (гипотеза) Фурье. 14
2.2. Энергетическая форма записи закона Фурье. Коэффициент температуропроводности 15
2.3. Дифференциальное уравнение теплопроводности (дифференциальное уравнение Фурье) 16
2.4. Условия однозначности, необходимые для решения уравнения Фурье 18
2.5. Начальные условия (НУ) 18
2.6. Граничные условия (ГУ) 18
2.7. Методы решения краевой задачи в теории теплопроводности 20
Тема 3. Нестационарная теплопроводность в телах простейшей формы 22
3.1. Математическая формулировка задачи 22
Тема 4. Стационарная теплопроводность 26
4.1 Стационарная теплопроводность в плоской и цилиндрической стенках 26
Тема 5. Теплопередача 31
5.1. Теплопередача через плоскую стенку 31
5.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку 34
5.3. Алгоритм расчета теплопередачи через непроницаемые стенки 37
5.4. Единая формула теплопередачи через стенки классической формы 38
5.5. Интенсификация теплопередачи 39
5.6.Тепловая изоляция 41
Тема 6. Конвективный теплообмен в однофазных средах 42
6.1. Основные понятия и определения 42
6.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена 43
6.3. Основные положения теории подобия 46
6.4. Основные критериальные уравнения 54
6.4.1. Конвективная теплоотдача при свободном движении текучей среды 54
6.4.2. Конвективная теплоотдача при вынужденном движении текучей среды в трубах и каналах 56
Теплоотдача при ламинарном движении текучей среды в трубах (Re2300) 56
А. Ламинарный вязкостный режим движения флюида в трубах (R e 2300; Ra < 8105) 56
Б. Ламинарный вязкостно-гравитационный режим движения текучей среды в трубах (Re 2300; Ra > 8105) 57
Таблица. Значение при вязкостно-гравитационном режиме 57
Теплоотдача при турбулентном режиме течения (Re > 104) 57
Теплоотдача при переходном режиме течения флюида (2300 ≤Re ≤ 104) 57
Таблица. Зависимость комплекса К0 от числа Рейнольдса 58
Теплоотдача при движении газов в трубах 58
Теплоотдача при движении текучей среды в каналах 58
произвольного поперечного сечения 58
6.4.3. Конвективная теплоотдача при вынужденном внешнем обтекании тел 59
6.5. Алгоритм расчета коэффициента теплоотдачипо критериальным уравнениям 63
Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях 64
7.1. Теплоотдача при конденсации паров 65
7.2. Теплоотдача при кипении жидкостей 72
Тема 8. Теплообмен излучением 81
8.1. Основные понятия и определения 81
8.2. Тепловое излучение твердых тел 86
8.3. Основные законы излучения абсолютно черного тела (АЧТ) 90
8.4. Излучение реальных тел. Закон Кирхгофа. 92
8.4. Особенности излучения газов 94
8.5. Расчет результирующего лучистого потока тепла между телами. Экраны 98
101
Тема 9. Основы теории массообмеНа 102
9.1. Диффузионный пограничный слой 104
9.2. Массопроводность, массоотдача, массопередача 106
9.3 Критериальные уравнения массоотдачи 107
10. Теплообменные аппараты 110
10.1 Общие сведения о теплообменных аппаратах 110
10.1.1. Рекуперативные теплообменники 112
10.1.2. Регенеративные теплообменные аппараты 121
10.1.3. Аппараты смешивающего типа 122
10.2 Расчет теплообменных аппаратов 123
10.2.1. Уравнение теплового баланса. Уравнение баланса массы. 123
10.2.2 Средний температурный напор. 124
10.2.3 Уравнение теплопередачи. 126
10.2.4 Проверочный расчет теплообменного аппарата. Сравнение прямотока с противотоком. 127
10.2.5 Гидравлический расчет аппаратов. 129
10.2.6 Тепловой расчет регенеративных теплообменников 131
10.3 Методики расчет теплообменных аппаратов 132
10.3.1. Математическая модель рекуперативного теплообменного аппарата и алгоритм его поверочного расчета по методу N-E. 132
10.3.2. Основные закономерности процесса испарительного охлаждения воды в градирнях 134
10.3.3. Деаэрация воды 138
Кинетика процесса деаэрации воды 139
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 143
- число Стантона. 144
ЛИТЕРАТУРА 145