- •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.
20. Теплопередача через плоскую однослойную стенку.
Теплопередачей называется процесс теплообмена между двумя теплоносителями разделенными твердой стенкой.
Представим тепловой поток в виде 3-х уравнений:
1)q = - - теплопередача от первого теплоносителя к стенке;
2)q = - - теплопроводность стенки;
3)q = - - теплопередача от стенки ко второму теплоносителю. Таким образом, теплопередача это совокупность трех перечисленных процессов преобразовав систему (1,2,3) все температуры слева, все другие справа и сложив получим уравнение:
q = q = , где = – коэффициент теплопередачи однослойной стенки.
Теплопередача плоской многослойной стенки с учетом теплового сопротивления контакта.
При наличии многослойной плоской стенки с учетом теплового сопротивления контакта можно получить:
q = (****)
Знаменатель (****) представляет тепловое сопротивление многослойной плоской стенки.
21. Однородная цилиндрическая стенка. Пусть имеется цилиндрическая стенка с внутренним диаметром d1, внешним - d2 и длиной l. Стенка трубы однородна; ее коэф. теплопроводности λ. Внутри трубы горячая среда с t-рой tЖ1, снаружи - холодная с t-рой tЖ2. Т-ры пов-тей стенки неизвестны, обозначим их через tc1 и tc2. Со стороны горячей среды суммарный коэф. теплоотдачи α1, со стороны холодной - α2.
При установившемся тепловом состоянии системы кол-во теплоты, отданное горячей и воспринятое холодной средой, одно и то же. Следовательно, можно написать:
Из этих соотношений опр. частные t-рные напоры:
С кладывая уравнения системы, получаем полный температурный напор
Из уравнения определяется значение линейной плотности теплового потока q1:
откуда линейный коэффициент теплопередачи (на 1 м длины трубы)
Величина, обратная линейному коэф. теплопередачи, 1/k1 наз. линейным термическим сопротивлением теплопередачи: Последнее означает, что общее термическое сопротивление равно сумме частных - термического сопротивления теплопроводности стенки и термических сопротивлений теплоотдачи и . Значения tc1 и tc2 определяются из уравнений (а).
2) Однородная многослойная цилиндрическая стенка. Если стенка состоит из нескольких слоев диаметрами d1, d2, …, dn и коэф. теплопроводности их соответственно λ1, λ2, ..., λn, то общее термическое сопротивление теплопередачи будет равно:
22.Физическая сущность явления теплоотдачи.
Теплообмен между твердым телом и жидкостью осуществляется конвекцией в массе жидкости, расположенной вдали от поверхности тела, и теплопроводностью с конвекцией вблизи поверхности, или внутри так называемого пограничного слоя. Такой вид теплообмена называется конвективной теплоотдачей.
Интенсивность теплоотдачи оценивается коэффициентом теплоотдачи , который определяется по формуле Ньютона-Рихмана:
(1)
Согласно этому закону, конвективный тепловой поток Qk пропорционален разности температур стенки и жидкости и поверхности теплообмена . Коэффициент теплоотдачи (в системе СИ измеряется в Вт/м2К) является сложной функцией различных величин, характеризующих процесс теплопередачи. В общем случае коэффициент теплопередачи является функцией формы (Ф), размером (I1, I2, …….,Iп), тела, температур (Тw и Tf), скорости жидкости (Wf), физических свойств жидкости – коэффициента теплопроводности (), удельной теплоемкости (Ср), плотности , вязкости v и других факторов:
(2)
Теоретическое значение коэффициента теплоотдачи может быть получено решением системы, состоящей из дифференциальных уравнений теплопроводности, движения, неразрывности, теплоотдачи и краевых услловий. Совокупность этих уравнений математически полностью описывает процесс конвективного теплообмена. Аналитические решения вышеуказанной системы получены лишь для ограниченного числа задач, поэтому процессы конвективного теплообмена в основном изучаются экспериментальными методами. Но здесь необходимо отметить, что, в последнее время, всвязи с развитием численных методов решения подобных систем дифференциальных уравнений и внедрением персональных компьютеров широкий класс задач конвективного теплооьмена решается на ЭВМ.
Общий принцип экспериментального определения коэффициента теплопередачи состоит в измерении количества тепла Qк и температурного напора между стенкой и жидкостью в стационарном режиме. В обычных условиях условиях осуществить в чистом виде конвективную теплоотдачу затруднительно, так как часть тепла отводится излучением. Вледствие этого для определения коэффициента теплоотдачи применяют зависимость:
(3)
Отсюда определяем :
(4)
здесь - степень черноты тела, Вт/(м2К4) – коэффициент излучения асолютно черного тела, Q – полное количество теплоты (тепловой поток), отдаваемое телом ( в опыте соответствует мощности нагревателя,вт) в стационарном режиме.