- •Тепломассообмен
- •Теория тепломассообмена
- •Терминология. Общее представление о передачи тепла.
- •Феноменологический
- •Кинетический подход.
- •Если мы возьмём конвективный теплообмен между двумя средами, разделёнными твёрдой перегородкой, то процесс передачи тепла от горячей среды к холодной называется теплопередачей.
- •Фундаментальные соотношения, используемые в качестве замыкающих соотношений в теории тепломассообмена.
- •4) Гипотеза излучения
- •Вывод уравнения теплопроводности.
- •Классическое Уравнение Лапласа
- •Условия однозначности.
- •Решение стационарных задач теплопроводности. Температурное поле и тепловые потоки в плоской стенке
- •В бесконечной плоской стенке поле температур меняется в одном направлении – задача одномерная:
- •Значения температур
- •Температурное поле и плотность теплового потока в цилиндрической стенке.
- •Температурное поле и плотность теплового потока в шаровой (сферической) стенке.
- •Решение задач теплопроводности для граничных условий третьего рода. Плоская стенка. Теплопередача.
- •Вследствие того, что и , отсюда
- •Цилиндрическая стенка. Теплопередача.
- •Температурное поле в пластине (бесконечной плоской стенке) с внутренними источниками тепла.
- •Температурное поле в круговом цилиндре с внутренними источниками тепла.
- •Температурное поле цилиндрической стенки с внутренними источниками тепла.
- •Критический диаметр цилиндрической стенки. Выбор тепловой изоляции.
- •Выбор тепловой изоляции.
- •Интенсификация теплопередачи. В каком-то теплообменном аппарате через единицу поверхности передать наибольшее количество тепла.
- •Повышение интенсивности теплопередачи за счёт оребрения. Теплопроводность стержня (ребра постоянного поперечного сечения).
- •Обозначим:
- •Определение количества тепла, отводимого стержнем конечной длины в окружающую среду.
- •Теплопередача через ребристую плоскую стенку.
- •Коэффициент оребрения:
- •Круглое ребро постоянной толщины. Теплоотвод от круглого ребра.
- •Нестационарные процессы теплопроводности.
- •Охлаждение (нагревание) бесконечной пластины.
- •Задача одномерная, пусть
- •Обозначим:
- •Разложение функции в ряд Фурье
- •В таблицах и монограммах рассчитано для двух точек (в середине пластины
- •Случаи вырождения чисел био.
- •Охлаждение (нагревание) бесконечного цилиндра.
- •Почти уравнение Бесселя
- •Функция является производной
- •Анализ решения.
- •(Порядок малости)
- •Охлаждение (нагревание) тел конечных размеров.
- •Параллелепипед:
- •Цилиндр конечных размеров:
- •Определение количества тепла, отдаваемого телами при охлаждении.
- •Бесконечная пластина:
- •Бесконечный цилиндр:
- •Смотри справочные данные. Поиск сводится к средней температуре. Регулярный режим охлаждения (нагревания) тел.
- •Эта стадия охлаждения или нагревания когда описывается одним членом ряда называется регулярным режим охлаждения, нагревания тел.
- •Теоремы Кондратьева для регулярного режима.
- •Конвективный теплообмен.
- •Пути решения задач
- •Вывод дифференциальных уравнений конвективного теплообмена Уравнение неразрывности.
- •Уравнение сохранения количества движения
- •Уравнение энергии
- •Использование методов анализа размерности в задачах тепломассообмена.
- •Пример использования -теоремы.
- •Теорема Гухмана о подобных явлениях.
- •Система уравнений в приближения пограничного слоя.
- •Расчёт теплоотдачи при продольном обтекании пластины.
- •Результаты численного решения.
- •Решение задачи теплообмена на пластине.
- •Теплообмен при продольном обтекании пластины и турбулентном режиме течения. Аналогия Рейнольдса.
- •Расчёт интенсивности теплообмена при вынужденном стабилизированном течении жидкости в трубе. Особенности движения жидкости на начальном участке.
- •Принципиальные приближения:
- •Профили скорости при стабилизированном течении жидкости в трубе.
- •Расчёт интенсивности теплообмена при турбулентном течении жидкости в трубе.
- •Расчёт интенсивности теплообмена в шероховатых трубах.
- •Каналы некруглого поперечного сечения.
- •Изогнутые трубы (змеевики).
- •Кольцевые каналы.
- •Расчёт интенсивности теплообмена при поперечном обтекании трубного пучка.
Определение количества тепла, отводимого стержнем конечной длины в окружающую среду.
(*)
Если:
,
то:
.
Теплопередача через ребристую плоскую стенку.
Представим себе плоскую стенку, оребрённую по стороне с малым коэффициентом теплоотдачи:
-
в среде, омывающей ребро.
-
длина ребра.
-
ширина ребра.
(рёбра
тонкие).
-площадь
ребра.
-периметр.
-площадь
поперечного сечения.
Из выражения (*), как частный случай следует:
Умножим
на
Умножим
на
А
так же, умножив всё выражение на
,
получим:
Где:
-
коэффициент
эффективности ребра..
где:
- число
Био.
Физический
смысл числа Био:
число Био характеризует соотношение
величин термических сопротивлений
ребра и теплоотдачи от ребра.
Тонким телом называется тело, находящееся в окружающей среде при
Некоторое геометрическое тело, помещённое в одну среду может называться тонким, а в другой среде – уже нет.
Коэффициент оребрения:
- площадь гладкой поверхности.
-
площадь оребрённой стороны:
Общее количество тепла, предаваемого через ребристую стенку:
В общем случае стенки не совпадает с ребра и его надо рассчитывать.
Круглое ребро постоянной толщины. Теплоотвод от круглого ребра.
-
внутри
трубы.
-
со стороны
ребра.
-
внутренний радиус ребра.
-
наружный радиус ребра.
И
звестно:
Отвод тепла от рёбер идёт в окружающую среду. Отвод тепла или подвод по интенсивности может быть разным.
Для ребра произвольного сечения:
Е
го
решением является:
Перепишем это решение
для круглого ребра в цилиндрической
системе координат, учитывая, что задача
одномерная. Если ребро тонкое и
и
,
то задача одномерная.
Итак, если
,
то
записывается:
Обозначим:
Уравнение Бесселя
Решением этого уравнения всегда являются две функции:
-
модифицированная
функция Бесселя первого рода нулевого
порядка.
-
модифицированная функция Бесселя
второго рода нулевого порядка.
П
ри
При
Существуют таблицы, в которых можно найти соответствующие значения функций.
и
находятся из граничных условий.
Граничные
условия:
(гр.
усл. IIIр.)
Решением будет функция некоторых параметров:
По существу нам надо от круглого ребра, а не .
где
-
поправочный коэффициент, который
характеризует отличие тепловых потоков:
Рассчитывать
мы
уже умеем.
-
зависит от геометрии прямоугольного
ребра.
При расчёте принимается следующая его геометрия:
такое
же как у круглого,
,
-
в справочниках, величина
взаимно уничтожается.
-
функция двух отношений.
