- •1.Способы распространения теплоты в пространстве.
- •1. Основные понятия и определения теплообмена. Способы теплообмена. Количественные характеристики переноса теплоты.
- •1. Теплофизические характеристики ограждающих конструкций. Тепловосприятие пола. Теплоустойчивость помещения.
- •2. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана).
- •2. Закон стефана-больцмана.
- •2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •1. Тепловая изоляция. Физический смысл теплопроводности λ
- •1. Основные положения теплопроводности при нестационарном режиме.
- •1. Физический смысл коэффициента теплообмена.
- •2. Критерии подобия нуссельта, пекле, прандтля, рейнольдса.
- •2 Гидродинамический, тепловой и диффузионный пограничные слои.
- •2 Дифференциальные уравнения конвективного массо- и теплообмена.
- •1. Масса и теплопередача.
- •1 Массоотдача. Закон массоотдачи (закон щукарева). Коэффициент массообмена. Числа подобия применяемые при расчете массоотдачи.
- •1 Вынужденное и свободное движение теплоносителя.
- •2 Теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты.
- •2 Лучистый теплообмен. Основные понятия и определения.
- •2 Конденсация. Коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации.
- •1 Теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки.
- •1 Методы изменения интенсивности лучистого теплообмена.
- •2 Критерии подобия фурье, грасгофа, рейнольдса, прандтля.
- •2 Лучистый теплообмен между телами.
- •2. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана).
- •1. Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •1 Основной закон теплопроводности (закон фурье).
- •1. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •2 Теплопередача через сферическую стенку.
- •2 Лучистый теплообмен в помещениях.
- •2 Конденсация. Коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации.
- •1 Факторы, влияющие на процесс теплоотдачи.
- •1 Лучистый теплообмен. Основные понятия и определения.
- •1 Теплопроводность при нестационарном режиме. Общие положения.
- •2 Массоперенос. Закон фика. Коэффициент диффузии d.
- •2 Теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки.
- •2 Теплопередача через плоскую стенку. Коэффициент теплопередачи.
- •1 Конвективный теплообмен. Закон теплоотдачи (закон ньютона-рихмана). Гидродинамический, тепловой и диффузионный пограничный слои.
- •1 Теплопередача. Теплопередача через однослойную и многослойную и цилиндрические стенки. Коэффициент теплопередачи.
- •1 Лучистый теплообмен. Закон планка.
- •2 Уравнение переноса энергии. Уравнение фурье-кирхгофа.
- •2 Лучистый теплообмен. Закон кирхгофа.
- •2 Нагревание и охлаждение плоской стенки.
- •1 Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.
- •1 Вынужденная конвекция.
- •1 Теплоотдача при конденсации пара. Формулы нуссельта.
- •2 Теплофизические характеристики ограждающих конструкций. Тепловосприятие пола. Теплоустойчивость помещения.
- •2 Теплоотдача при изменении агрегатного состояния жидкости.
- •2 Теплопроводность при нестационарном режиме. Общие положения.
- •1 Тепловое излучение. Основные понятия и определения.
- •1 Диффузия. Основной закон диффузии. Дифференциальное уравнение диффузии.
- •1 Лучистый теплообмен между телами и методы изменения его интенсивности.
- •2 Конденсация. Коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации.
- •2 Теплопередача через сферическую стенку.
- •2 Расчет тепловых потерь отапливаемых помещений.
- •1 Теплопроводность. Основные понятия и определения
- •2 Конвективный теплообмен. Факторы, влияющие на процесс теплоотдачи
- •Расчетные формулы
- •2 Теплопередача через цилиндрическую стенку.
2 Дифференциальные уравнения конвективного массо- и теплообмена.
Дифференциальное уравнение конвективного массообмена*, описывающее массоперенос в движущейся среде, выводится аналогично дифференциальному уравнению энергии. В отсутствие источников массы уравнение конвективного массе обмена при D = const имеет вид
или
Где - субстанциальная производная;
оператор Лапласа; vx, vy, vz — компоненты скорости потока, м/с.
Первое слагаемое левой части уравнения (14.11) характеризует изменение концентрации распределяемого вещества в произвольной неподвижной точке с координатами х, у, z во времени т; слагаемые с компонентами'скорости — изменение концентрации в указанной точке за счет движения потока; слагаемые правой части уравнения — изменение концентрации, вызванное молекулярной диффузией. Уравнение (14.11) записано в общей форме; в частных случаях (одномерное движение, отсутствие молекулярной диффузии и т. д.) оно принимает более простой вид.
При vx = vy = vz = Q уравнение (14.11) переходит в дифференциальное уравнение молекулярной диффузии (14.3).
Интегрирование уравнения (14.11) при соответствующих условиях однозначности дает значение концентрации как функции координат и времени: С = С(х, у, z, т.). Однако это решение может быть получено в аналитическом виде только для наиболее простых случаев. В общем случае неоднородного поля скоростей (например, в случае движения потока вблизи поверхности раздела фаз) уравнение (14.11) нужно интегрировать совместно с уравнениями движения Навье—Стокса, описывающими скоростное поле, и уравнением неразрывности, что представляет сложную задачу. Поэтому основным путем исследования конвективного массообмена (как и конвективного теплообмена) является экспериментальный путь с привлечением теории подобия. Цель такого исследования состоит обычно в установлении опытных критериальных зависимостей для расчета коэффициента массообмена.
При маосоотдаче плотность потока массы у поверхности раздела фаз можно выразить через уравнение массообмена (14.5) и чере.з уравнение молекулярной диффузии (14.1):
Преобразуя уравнение (14.13) методами теории подобия, получим массообменное число Нуссельта:
где I — характерный размер, м.
Анализируя уравнение конвективного массообмена (14.11), получим критерии (числа) Рейнольдса и Прандтля для массообмена:
где v — кинематическая вязкость, м2/с.
БИЛЕТ – 7
1. Масса и теплопередача.
Рассмотрим массопередачу из одной фазы, другую через поверхность раздела фаз (рис. 14.3).
Пусть обе фазы являются двухкомпонентными; концентрация распределяемого компонента в ядре потока первой ф. а в ядре потока второй фазы С2. В состоянии термодинамического равновесия рассматриваемой системы температуры, давление и химические потенциалы компонентов обеих фаз равны: T1 = Т2
При этом количество молекул распределяемого вещества, переходящее из фазы 1 в фазу 2, равно такому же их количество возвращающихся обратно за тот же промежуток времени и черту же поверхность контакта фаз, т. е. результирующий пси компонента равен нулю.
Из-за различия физико-химических свойств фаз равновесии концентрации распределяемого компонента в фазах при этом (различны, но вполне определенны: каждой концентрации Ct соответствует своя, равновесная ей концентрация Ср2, и наоборот, концентрации С2 соответствует равновесная ей концентрация Сри т, е. при Т, р = const и C=var имеют место равновесные зависимости (концентрационные функции равновесия): . На рисунке 14.4
.Для описания массопередачи используют уравнение массопередачи, согласно которому количество вещества, передаваемого из одной фазы в другую в единицу времени, прямо пропорционально поверхности раздела фаз и разности концентраций (фактической и равновесной), взятой по концентрации распределяемого вещества в другой фазе. Поскольку в массопередаче участвуют две фазы, то уравнение массопередачи можно записать по одной или другой фазе, например при d>CPi:
или
где т — количество распределяемого вещества, передаваемого из фазы в фазу 2 через поверхность раздела фаз А в единицу времени, кг/с; CP1 и СР2 равновесные концентрации.
Разности концентраций (С1—CP1) и (Ср2—С2) в уравнениях (14.8) и (14.9) называют движущими силами массопередачи (соответственно по первой и второй фазам), которые берут по модулю (от большей концентрации вычитают меньшую). Коэффициенты пропорциональности K1 и К2 в этих уравнениях — коэффициенты массопередачи: они связаны друг с другом соотношением
Размерность коэффициента массопередачи зависит от способа выражения концентраций: если концентрации выражены в кг/м3, am — в кг/с, то коэффициент массопередачи имеет размерность (м/с). С физической точки зрения коэффициент массопередачи выражает массу распределяемого компонента, прошедшего через единичную поверхность раздела фаз в единицу времени при движущей силе массопередачи, равной единице:
БИЛЕТ – 8