Введение

Тепломассообмен (ТМО) – учение о процессах переноса теплоты и вещества в пространстве; процессы являются самопроизвольными и обусловлены разностью химических потенциалов, концентраций и температур.

Часто тепло- и массообмен происходят одновременно, особенно при фазовых переходах.

Основные тепломассообменные процессы энергетики (КИК):

• К – кипение;

• И – испарение;

• К – конденсация.

Теплообмен развивался раньше массообмена:

1701 г. – закон конвективного теплообмена Ньютона;

1822 г. – аналитическая теория теплопроводности Фурье.

В XIX в. занимались в основном процессами преобразования теплоты в работу (термодинамикой). С увеличением размеров и мощностей установок стали больше внимания уделять процессам переноса теплоты.

Теплообмен сложился в самостоятельную науку в начале XX в., а ТМО – наука конца XX в. Таким образом, учебная литература раньше появилась по теплообмену.

В результате изучения дисциплины студент должен овладеть САОС:

• С – сущность основных процессов ТМО;

• А – методы анализа процессов;

• О – методы обработки экспериментальных данных;

• С – пользоваться справочной литературой.

Необходимость углублённого понимания и роль российских учёных

Практика непрестанно выдвигает перед учением о ТМО новые и разнообразные задачи, требует от инженера умения самостоятельно и творчески использовать основные законы и методы ТМО. Значительно расширилась возможность прикладного использования теории ТМО в связи со всё более широким внедрением в инженерную практику ЭВМ. Многие задачи, ещё недавно решавшиеся только узкими специалистами в области теории ТМО, могут быть решены в условиях производства. При этом инженер должен достаточно глубоко понимать физические особенности рассматриваемых процессов и уметь математически описать исследуемое явление.

ТМО – сравнительно молодая наука, особенно бурно она развивалась в последние десятилетия XX в. Большой вклад в развитие учения о ТМО сделан российскими учёными В.М. Кирпичёвым, М.А. Михеевым, А.А. Гухманом, Г.Н. Кружилиным, С.С. Кутателадзе, А.В. Лыковым, А.И. Леонтьевым и др.

Модели среды и задача курса

Рассматриваемые газы, жидкости и твёрдые тела в курсе в основном считаются сплошной средой, когда пренебрегают её дискретным строением.

Сплошные среды бывают однородные и неоднородные. Однородные – одинаковые физические свойства в различных точках при одинаковых температуре и давлении, в неоднородных – различные.

Различают также изотропные и анизотропные сплошные среды. В изотропных – физические свойства не зависят от направления; наоборот, в анизотропных – некоторые физические свойства в данной точке могут быть функциями направления.

Сплошная среда может быть однофазной и многофазной. В однофазной – свойства изменяются в пространстве непрерывно. В многофазной среде, состоящей из ряда однофазных частей, на границах раздела свойства изменяются скачками. ТМО в однофазных и многофазных системах протекает по-разному.

Изучение как простых, так и более сложных процессов переноса теплоты и вещества в различных средах и является задачей курса ТМО.