Тема 3.3. Тепло- и массообмен в двухкомпонентных средах

Основные понятия и законы. Дифференциальные уравнения тепло- и массообмена. Тепло- и массоотдача.Аналогия процессов теплообмена и массообмена. Тепло- и массообмен при конденсации пара из парогазовой смеси. Тепло- и массообмен при испарении жидкости в парогазовую среду.

Глава 4. Теплообмен излучением

Тема 4.1. Тепловое излучение

Физическая сущность процесса излучения. Основные определения. Виды лучистых потоков. Идеальные тела в теории излучения. Основные законы теплового излучения и их следствия.

Тема 4.2. Лучистый теплообмен между телами

Лучистый теплообмен между эквидистантными поверхностями. Метод Поляка. Лучистый теплообмен при наличии экранов. Лучистый теплообмен между телами произвольной формы.

Тема 4.3. Тепловое излучение газов и паров

Особенности излучения газов и паров. Объемное излучение. Теплообмен между газом и окружающей его оболочкой.

Заключение

Основные проблемы и перспективы развития тепломассообмена.

4. ОРГАНИЗАЦИОННО – МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1.1. Основные понятия и определения теплопроводности

Методические указания

Тепло - и массообмен — процесс чрезвычайно сложный и поэтому решение системы дифференциальных уравнений, описывающих этот процесс, в общем случае не представляется возможным. Задача значительно упрощается, если исследование вести, отделив теплообмен от массообмена и выделив в теплообмене его отдельные составляющие. Известно, что тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. При этом каждый вид теплообмена описывается своей аналитической зависимостью, выражающей соответствующий закон (закон Фурье для теплопроводности, закон Ньютона для конвекции).

Литература: [1], с. 11—16; [4], с. 3—12; [5], с. 106—110.

Вопросы для самоконтроля

1. Всегда ли теплообмен сопровождается переносом массы?

2. Каков механизм передачи тепла в трех видах теплообмена?

3. Дайте определение и аналитическое выражение температурного поля в самом общем виде. Приведите пример одно-, двух- и трехмерного температурного поля при стационарном и нестационарном режимах.

4. Что такое температурный градиент? Каков его физический и геометрический смысл?

5. Чему равен тепловой поток и плотность теплового потока?

6. Какова размерность и физический смысл коэффициента теплопроводности λ?

7. Описать особенности теплопроводности различных веществ.

Тема 1.2. Дифференциальное уравнение теплопроводности

Методические указания

Для аналитического определения температурного поля необ­ходимо иметь дифференциальное уравнение теплопроводности. Под дифференциальным уравнением обычно понимают математическую зависимость, выражаемую дифференциальным уравнением, между физическими величинами, характеризующими изучаемое явление. Причем эти физические величины являются функциями пространства и времени.

Дифференциальное уравнение теплопроводности выводится на основе закона сохранения энергии и устанавливает связь между временным и пространственным изменением температуры в любой точке тела в процессе теплопроводности. При изучении этой темы следует иметь в виду, что дифференциальное уравнение теплопроводности выведено на основе общих законов физики и описывает целый класс физических процессов теплопроводности. Чтобы рассмотреть конкретный процесс теплопроводности, к дифференциальному уравнению необходимо присоединить математическое описание всех частных особенностей рассматриваемого процесса, которые называются условиями однозначности или краевыми условиями.

Литература: [1], с. 16—24; [4], с. 12—21.

Вопросы для самоконтроля

1. Записать дифференциальное уравнение для стационарного одномерного температурного поля.

2. Что характеризует коэффициент температуропроводности?

3. Какими величинами задаются граничные условия первого, второго и третьего рада?

4. Как формулируется закон Ньютона-Рихмана?

5. Что называется коэффициентом теплоотдачи?

6. Что называется температурным напором?