- •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.
21. Теплоотдача при течении жидкости в трубах и каналах.
В зависимости от значения числа Рейнольдса рассматривают устойчивый ламинарный (), переходный () и турбулентный () режимы течения. Ламинарный режим течения бывает вязкостный (вынужденное течение) и вязкостно-гравитационный (смешанная конвекция).
Для вязкостного режима , где поправка, учитывающая влияние начального участка стабилизации. При ; .
Для вязкостно-гравитационного режима ; .
Характерная скорость – скорость ТН на входе или средняя скорость, определяемая из массового расхода: . Характерная температура – средняя по трубе температура жидкости. Характерный размер – для круглых труб – внутренний диаметр, для прочих – эквивалентный диаметр , периметр.
Для переходного режима . , выбирается графически или таблично.
Для турбулентного режима .
22. Теплоотдача при свободной конвекции. Число Грасгофа.
Особенность свободного движения в распространении скорости в пограничном слое. За пределами пограничного слоя скорость равна нулю. Движение частиц определяется вектором и направлено всегда вверх.
Величина коэффициента теплоотдачи зависит от режима течения. Наибольшим сопротивлением обладает ламинарный пограничный слой, низкий коэффициент теплоотдачи. При разрушении ламинарного слоя появляется составляющая переноса тепла, направленная по нормали к стенке – переходный пограничный слой. При турбулентном пограничном слое коэффициент теплоотдачи определяется ламинарным подслоем и остается постоянным.
Для свободной конвекции различают локальные и средние коэффициенты теплоотдачи. При расчете локального КТО в качестве характерного размера используется длина стенки.
Выбор уравнения подобия зависит от числа Грасгофа или Релея.
Число Грасгофа определяет интенсивность свободной конвекции, или соотношение подъемной силы (Архимеда) к силе трения.
коэффициент объемного расширения.
Число Рэлея определяет поведение жидкости под воздействием градиента температуры. Если в жидкости возникают конвективные потоки.
При обтекании горизонтальной трубы рассматривают только ламинарный режим (). Характерный размер – внешний диаметр трубы, характерная температура – температура поверхности.
При обтекании вертикальной трубы рассматривают ламинарный () и турбулентный режимы течения. Характерный размер – длина трубы, характерная температура – температура среды.
Для ламинарного режима .
Для турбулентного режима .
Соотношение и строят на графике в логарифмических координатах.
Теплоотдача через газовую прослойку происходит за счет теплопроводности теплоносителя и его движения. Интенсивность движения зависит от перепада температур и толщины прослойки.
Для закрытой газовой прослойки тепловой поток рассчитывается как через плоскую стенку.
Для открытой газовой прослойки тепловой поток рассчитывается при помощи уравнений подобия, в которых характерный размер – толщина стенки, характерная температура – средняя температура для двух стенок прослойки.
При малых пограничные слои у поверхностей стенки начинают взаимодействовать друг с другом, структура течения становится вихревой, что приводит к уменьшению скорости движения ТН и увеличению термического сопротивления. Минимальным термическим сопротивлением обладает зазор с толщиной пограничного слоя в половину толщины стенки.