- •1.Основные понятия и определения конвективного теплообмена.
- •2.Диф. Уравнения конвективного теплообмна: уравнение теплоотдачи,энергии,движения,неразрывности.Условия однозначности.
- •3. Гидродинамический и тепловой пограничные слои.
- •4.Теория подобия.Метод масштабных преобразований.
- •5.Критерии подобия и критериальные уравнения.
- •6.Условия подобия физических процессов.
- •7.Средняя тем-ра.Определяющая тем-ра.Эквивалентный диаметр.
- •8.Теплоотдача при вынужденном омывании плоской пов-ти.
- •9.Особенности движения и теплообмена в трубах.
- •10.Теплоотдача при ламинарном и турбулентном течении жид-ти в трубах.
- •11.Теплоотдача при вынужденном омывании одиночной круглой трубы .
- •12.Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб.
- •13.Теплоотдача при свободном движении жид-ти в большом объеме.
- •14 Теплоотдача при свободном движении в ограниченном пространстве.
- •15 Общие представления о процессе кипения.Кризисы кипения.
- •16 Теплообмен при кипении жидкости на твердой пов-ти и в трубах.
- •17 Теплоотдача при капельной и пленочной конденсации
- •18 Факторы,влияющие на теплоотдачу при корденсациии.
- •19 Тепловое излучение. Осн понятия и определения.
- •21 Основные законы теплового излучения: законы Планка,Ламберта. Степень черноты.
- •22 Основные законы теплового излучения: законы Кирхгофа,Стефана-Больцмана. Степень черноты.
- •23 Основные понятия массообмена. Закон Фика
- •24 Испарение жтдкости в парогазовую среду. Стефанов поток.
- •25 Анология между тепло- и массообменом.
1.Основные понятия и определения конвективного теплообмена.
Физические свойства жидкости ,режимы течения,условия прилипания.
Конвекция теплоты- перенос теплоты при перемещении макрочастиц жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой. Конвекция возможна только в текучей среде, здесь перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды. Конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью соприкасающегося с ним тела называется конвективной теплоотдачей. Если в единицу времени через единицу поверхности нормально к ней проходит масса жидкости, то вместе с ней переносится энтальпия, Дж/(м2·с) Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью, т.к. при движении жидкости или газа неизбежно происходит соприкосновение отдельных частиц,которые имеют разные температуры. Конвективный теплообмен описывается уравнением По закон Ньютона – Рихмана .где температурный напор.
Коэффициент пропорциональности α, называется коэффициентом теплоотдачи
Вт/(м2·К). . Для того чтобы привести жидкость в движение, к ней необходимо приложить силу. Силы, действующие на элемент жидкости, могут быть массовые и поверхностные. Массовые-силы, приложенные ко всем частицам жидкости и обусловленные внешними силовыми полями (например, гравитационным). Поверхностные силы возникают из-за действия окружающей жидкости или твердых тел ( силы трения).
Также бывает свободная и вынужденная конвекция. Свободная - движение жидкости возникает из-за неоднородности в нем массовых сил. Вынужденная- движение жидкости происходит под действием внешних сил, за счет предварительно сообщенной кинетической энергии (например, за счет ветра). Процесс теплообмена может проходить по—разному,это зависит от физических свойств жид-ти. Свое влияние оказывают коэффициент теплопроводности λ, удельная теплоемкость ср, плотность ρ, коэффициент температуропроводности а и коэффициент вязкости μ.
Все реальные жидкости обладают вязкостью; между слоями, которые движутся с различными скоростями, всегда возникает сила внутреннего трения, противодействующая движению. Коэффициент μ называется динамическим коэффициентом вязкости . кинематический коэффициент вязкости м2/с. Коэффициенты μ и ν зависят от температуры. сжимаемость жидкости. .
Тепловое расширение жидкости характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения, .Для идеального газа . Есть два основных режима течения жидкости-это ламинарный и турбулентный. При ламинарном режиме частицы жидкости движутся без перемешивания, слоисто; при турбулентном – неупорядоченно, хаотически, направление и величина скорости отдельных частиц постоянно меняются.
2.Диф. Уравнения конвективного теплообмна: уравнение теплоотдачи,энергии,движения,неразрывности.Условия однозначности.
Уравнение теплоотдачи.У поверхности твердого тела имеется тонкий слой неподвижной жидкости, поэтому плотность теплового потока определяется
,где n – нормаль к поверхности тела.
. Коэффициент теплоотдачи определяется и именно это уравнение является уравнением теплоотдачи.
Уравнение энергии.При выводе будем считать ,что жид-ть однородна и ее физические параметры постоянны. , Для несжимаемых жидкостей .Многочлен
в левой части –полная производная от температуры по времени.
, -характеризует изменение температуры при переходе точки к точке. ,уравнение энергии -
.
Уравнения движения. Движение жид-ти по трем направлениям (уравнения Навье–Стокса) по оси 0X: ;
по оси Оу ;
по оси Оz
Пробразовав имеем: .
;
В векторной форме: .В конце получаем уравнение движения уравнения движения .
Уравнение неразравности является уравнением сохранения массы.масса жид-ти втекает в количестве ,а вытекает .
В следствии преобразований получаем ур-е неразрывности ,а для несжимаемых жид-тей
Условия однозначности.
Условия однозначности дают математическое описание и состоят из:
1) физических условий, характеризующих физические свойства среды;
2) геометрических условий, характеризующих форму и размеры тела или системы, в которой протекает процесс;
3) граничных условий, характеризующих особенности протекания процесса на границах жидкой среды.
4) временных или начальных условий, характеризующих особенности процесса в начальный момент времени; для стационарных задач эти условия отпадают;
В граничных условиях должны быть заданы граничные значения зависимых (искомых) . переменных или их производных. В зависимости от вида задания граничных и других условий результаты решения могут быть различны.Система дифференциальных уравнений в совокупности с условиями однозначности представляет собой математическую формулировку краевой задачи.