- •1. Задачи и методы термодинамики. Современное состояние и перспективы развития теплоэнергетики.
- •2.Термодинамическая система. Параметры состояния термодинамической системы. Уравнение состояния.
- •3. Термодинамический процесс. Равновесные, неравновесные, обратимые и необратимые процессы.
- •4. Первый закон термодинамики. Энтальпия.
- •6 . Цикл Карно. T-s - диаграмма. Изображение процессов в t-s- диаграмма.
- •7. Второй закон термодинамики. Изменение энтропии в термодинамических процессах. Статистическое толкование 2-ого закона термодинамики
- •8. Теплоемкость газов. Зависимость теплоемкости от температуры и процесса.
- •9. Политропный процесс. Обобщающее значение политропного процесса.
- •14. Паросиловые установки.
- •15.Элементарный и сложный теплообмен. Сложный теплообмен
- •16. Основной закон теплопроводности.
- •1.Геометрические; 2.Физические; 3.Граничные; 4. Начальные.
- •18. Стационарная теплопроводность через плоскую стенку
- •19. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку
- •20. Теплопередача через плоскую однослойную стенку.
- •22.Физическая сущность явления теплоотдачи.
- •23. . Основы теории подобия. (тп)
- •24) Теплоотдача при вынужденном течении по трубам и каналам.
- •29. Лучистый теплообмен между твердыми телами.
15.Элементарный и сложный теплообмен. Сложный теплообмен
В действительных условиях работы различных теплообменных устройств теплота передается одновременно теплопроводностью, конвекцией и излучением. Такое явление называется сложным теплообменом. Например, в газоходах паровых котлов теплота передается не только излучением, но и конвекцией. В этом случае суммарный тепловой поток. Если в качестве основного процесса теплообмена принято тепловое излучение, то .
Перенос теплоты конвекцией здесь учитывается увеличением приведенной степени черноты системы за счет .
В тех случаях, когда конвективная составляющая теплового потока значительно превышает лучистую составляющую, в качестве основного процесса принимается конвекция, и тепловой поток определяется уравнением: ,
где .
Элементарный теплообмен.
Теплопроводность. Если внутри тела имеется разность температур, то
тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых телах его можно наблюдать визуально. Так, при нагревании стального стержня с одного конца в пламени газовой горелки тепловая энергия передается по стержню, и на некоторое расстояние от нагреваемого конца распространяется свечение (с удалением от места нагрева все менее интенсивное).
Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения DТ/Dx разности температур на концах стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного сечения стержня (в м2) и коэффициента теплопроводности материала [в соответствующих единицах Вт/(мDК)]. Соотношение между этими величинами было выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:
где q – тепловой поток, k – коэффициент теплопроводности, а
A – площадь поперечного сечения. Это соотношение называется законом теплопроводности Фурье; знак «минус» в нем указывает на то, что теплота передается в направлении, обратном градиенту температуры. Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию. В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем воздух и пористые материалы.
Конве́кция явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно). Существует т. н. естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. При некоторых условиях процесс перемешивания самоорганизуется в структуру отдельных вихрей и получается более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек.
Различают ламинарную и турбулентную конвекцию.
Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому же явлению движутся тектонические плиты. Конвекция ответственна за появление гранул на Солнце.
При вынужденной (принудительной) конвекции перемещение вещества обусловлено действием каких-то внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Она применяется, когда естественная конвекция является недостаточно эффективной. Конвекцией также называют перенос теплоты, массы или электрических зарядов движущейся средой.
Теплово́е излуче́ние электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания. Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана. Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.
Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции).
Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.