- •1. Механизмы передачи тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением.
- •2. Основные понятия и определения.
- •3. Теплопроводность.
- •4. Дифференциальное уравнение теплопроводности.
- •5. Краевые условия.
- •6. Теплопроводность плоской стенки.
- •7. Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •8.Теплопередача через плоскую стенку.
- •9. Теплопередача через цилиндрическую стенку.
- •10. Тепловая изоляция.
- •11. Конвективный теплообмен.
- •12. Конвективный тепловой поток.
- •13. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. Режимы течения теплоносителей.
- •14. Дифференциальное уравнение теплоотдачи в пс.
- •15. Основы теории подобия.
- •16. Критерий Нуссельта.
- •17. Числа Фурье и Пекле.
- •18. Число Рейнольдса.
- •19. Уравнения подобия.
- •21. Теплоотдача при течении жидкости в трубах и каналах.
- •22. Теплоотдача при свободной конвекции. Число Грасгофа.
- •23. Лучистый теплообмен.
- •24. Законы теплового излучения.
- •25. Эффективный и результирующий потоки излучения. Закон Кирхгофа.
- •31. Теплопроводность через плоскую стенку с внутренним источником теплоты.
- •32. Теплопроводность через цилиндрическую стенку с внутренним источником теплоты.
6. Теплопроводность плоской стенки.
Однослойная плоская стенка.
Стенка имеет толщину и коэффициент теплопроводности .
Для определения используется уравнение
и граничные условия .
Внутреннее термическое сопротивление плоской стенки:
Многослойная плоская стенка.
Стенка состоит из слоев толщиной и теплопроводностью . На границе двух слоев возникают контактные сопротивления. Общее термическое сопротивление складывается из контактных и плоских сопротивлений:
7. Теплопроводность цилиндрической стенки.
Рассматривается бесконечно длинная цилиндрическая стенка, с внутренним/внешним диаметрами и , теплопроводностью , с температурами поверхностей и .
В цилиндрических координатах задача является одномерной. ДУТ в цилиндрических координатах:
Граничные условия: .
Чем меньше радиус трубы, тем больше плотность потока.
Линейный тепловой поток – полный тепловой поток через боковую поверхность стенки длиной 1 метр.
Многослойная цилиндрическая стенка.
8.Теплопередача через плоскую стенку.
Теплопередача – явление теплообмена между двумя подвижными теплоносителями, разделенными непроницаемой стенкой. Определение тепловых потоков сводится к решению задачи теплопроводности с граничными условиями третьего рода (известны температуры на границах тела и коэффициенты теплоотдачи среды).
ДУТ и граничные условия:
Тепловой поток через плоскую стенку:
Решение системы уравнений:
полное сопротивление теплопередачи: внутреннее термическое сопротивление стенки и два сопротивления пограничных слоев.
коэффициент теплопередачи.
Уравнение теплопередачи через плоскую стенку:
В случае многослойной плоской стенки вместо внутреннего термического сопротивления стенки подставляется полное сопротивление .
9. Теплопередача через цилиндрическую стенку.
В задаче известны радиусы трубы, температуры и коэффициенты теплоотдачи среды, теплопроводность трубы. Найти погонный тепловой поток и температуры на поверхности трубы.
Тепловой поток через цилиндрическую стенку:
Решение системы уравнений:
полное термическое сопротивление цилиндрической стенки.
коэффициент теплопередачи через цилиндрическую стенку.
Уравнение теплопередачи:
10. Тепловая изоляция.
При тепловой изоляции труб в некоторых случаях нанесение слоя изоляции может привести к увеличению тепловых потерь.
Полное термическое сопротивление трубы с изоляцией имеет вид:
Критический диаметр изоляции:
Условие правильное работы изоляции:
Материал изоляции выбирается из условия:
Например, в случае материал применим для труб диаметром от 4 см в диаметре.
11. Конвективный теплообмен.
КТО – совместный процесс передачи тепла за счет движения среды (конвекции) и теплопроводности среды. Величина теплового потока состоит из тепловых потоков за счет теплопроводности и за счет конвекции.
Задачи КТО: смешение теплоносителей разной температуры, задачи теплопередачи и теплоотдачи (теплообмен между поверхностью и подвижной средой).
Закон Ньютона-Рихмана:
температурный напор.
коэффициент теплоотдачи, характеризует интенсивность теплообмена между стенкой и средой, числено равен плотности теплового потока при единичном температурном напоре. Находится экспериментально или расчетом.
Задачи КТО сводятся к определению теплового потока через коэффициент теплоотдачи, или через дифференциальное уравнение КТО.