Билет №22 Вопрос 1. Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку

Имеется многослойная стенка, например с 3 слоями, тогда линейная плотность теплового потока для 1-го слоя:

Выразим температурные напоры:

Применительно к цилиндрической системе с n-слоями уравнение примет вид:

Вопрос 2. Критический тепловой поток при кипении

Кризисами теплоотдачи при кипении называются процессы, связанные с коренным изменением механизма и интенсивности теплообмена. Первый кризис имеет место в начале перехода пузырькового кипения в пленочное. Этот переход носит черты кризисного явления, т.к. в момент смены режимов наблюдается резкое снижение максимальной теплоотдачи и соответствующие повышения температуры поверхности теплообмена.

Максимальную тепловую нагрузку при пузырьковом кипении называют первой критической плотностью теплового потока :

Обратный переход от пленочного режима кипения к пузырьковому называется вторым кризисом теплоотдачи .

Непосредственный переход однофазной конвекции к пленочному режиму называется третьим кризисом кипения .

Вопрос 3. Аналогия процессов переноса теплоты и массы

Коэффициент теплопроводности и коэффициент паропроницания. В первом случае переносится количество теплоты при разности температур, а во втором – количество пара при разности парциальных давлений. Существует сопротивление слоя паропроницанию и теплопроводности. Температура и парциальное давление внутри слоя изменяются по линейной зависимости.

Все формулы для переноса теплоты применимы и к массообмену:

Плотность потока массы – количество массы которое проходит через единицу поверхности в единицу времени:

где – потенциал массопереноса жидкости с одной стороны разделительной стенки;

–потенциал массопереноса жидкости у другой поверхности;

–коэффициент массоотдачи у первой поверхности;

–коэффициент массопроводности стенки;

–коэффициент массоотдачи у второй поверхности.

Весь знаменатель аналогичен термическому сопротивлению теплопередачи – это сопротивление массопередачи.

где – коэффициент массопередачи;

–разность потенциалов.

Билет №23 Вопрос 1. Дифференциальное уравнение теплопроводности

Рассмотрим элементарный параллелепипед с ребрами ,,. Коэффициент теплопроводности. Теплофизические характеристики не изменяются во времени и не зависят от координат. Температура граней этого параллелепипеда имеет различное значение и зависит от времени. Элементарное количество теплоты, которое проходит через грань с ребрами,обозначим как, количество теплоты, которое проходит через противоположную грань равно:

Аналогично:

Тогда:

С другой стороны:

Вопрос 2. Нестационарная теплопроводность неограниченной пластины при гу III рода

Между поверхностями двух пластин происходит конвективный теплообмен по закону Ньютона-Рихмана.

–начальные условия;

–граничные условия,

где – плотность теплового потока, количество теплоты, которое проходит у поверхности пластины;

–разность температур поверхности и жидкости, удельная плотность теплового потока.

Решение этой системы дает уравнение для относительной избыточной температуры:

где – начальная тепловая амплитуда:

–корни характеристического уравнения:

–число Фурье (безразмерное время):

В инженерных расчетах для определения используют графические зависимости, из которыхнаходится по числам Фурье и Био.

Если (конденсация, кипение), то имеем внутреннюю задачу, т.е существенную роль играют теплофизические характеристики материала пластины.

Если , то имеем внешнюю задачу, т.е существенную роль играет термическое сопротивление у поверхности пластины.

Если , то на температурное поле оказывают влияние теплофизические характеристики материала пластины и термическое сопротивление у поверхности пластины.

Если ,– в начальный момент времени.

В последующие моменты времени она может быть выше или ниже

Поместим пластину в какую-то среду. Если в точке пересечения температурной кривой с поверхностью пластины провести касательные до пересечения с осью абсцисс, то получим точки А и В. А и В при симметричном нагреве будут находиться на мах расстоянии 1/Bi.