- •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.
- •11. Конвективный теплообмен.
- •12. Конвективный тепловой поток.
- •13. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. Режимы течения теплоносителей.
- •16. Критерий Нуссельта.
- •17. Числа Фурье и Пекле.
- •20. Применение теории подобия. Число Прандтля.
- •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.
- •28. Радиационно-конвективный теплообмен.
- •29. Теплообменные аппараты.
- •30. Конструкторский расчет теплообменного аппарата.
25. Эффективный и результирующий потоки излучения. Закон Кирхгофа.
Эффективный поток излучения – сумма отраженного и собственного потоков излучения.
Результирующий поток излучения – разность между собственным и поглощенным потоками излучения. Определяет текущее состояние тела:
Закон Кирхгофа. Результирующий поток излучения . Коэффициент . В условиях равновесия температур ( ) результирующий поток излучения равен нулю.
Чем больше тело поглощает, тем больше его поток излучения. Максимальную интенсивность излучения имеет АЧТ. Чем больше температура тела, тем больше его степень черноты. В практических расчетах .
Закон Ламберта. Показывает величину потока , падающего на площадку отклоненную от нормали к отражающей поверхности на угол , при известном значении отраженного потока по нормали к поверхности.
26. Теплообмен излучением между телами.
Эффективный поток излучения ; .
Плотность теплового потока:
Плотность потока излучения из закона Стефана-Больцмана:
Приведенная степень черноты тела:
Когда одно тело расположено внутри другого, приведенная степень черноты тела, при площадях тел и :
Если , .
27. Защита от излучения при помощи экрана.
Экран – тонкая металлическая пластина, температура, степень черноты которой одинаковы с обоих ее сторон. Также принимаем, что .
Потоки излучения от поверхности 1 к поверхности 2 без использования экрана, и с экраном между ними:
Учитывая, что тепловые потоки , получим:
При наличии 2-х экранов поток уменьшится в 3 раза, при экранов:
При малой степени черноты экрана :
28. Радиационно-конвективный теплообмен.
Тепловой поток складывается из конвективной (теплопроводность и конвекция) и лучистой составляющих, которые можно представить в виде уравнения Ньютона-Рихмана:
При этом для конвективного теплового потока , для лучистого лучистый коэффициент теплоотдачи, который можно найти, выразив по закону Стефана-Больцмана:
Общий тепловой поток:
29. Теплообменные аппараты.
ТА предназначен для нагрева одного ТН и охлаждения другого. Рассматривают три основных группы ТА: смешения, регенеративные и рекуперативные.
Регенеративный ТА – аппарат циклического действия. В нем одна и та же поверхность поочередно омывается горячим и холодным ТН. Поверхность теплообмена должна быть достаточно большой, а материал – теплопроводный, с большой теплоемкостью.
Рекуперативный ТА – основан на явлении теплопередачи. Аппарат непрерывного действия. Для него выполняют конструкторский и проверочный расчеты.
В рекуперативном ТА существует несколько схем движения ТН: прямоток, противоток и перекрестный ток. Первые две схемы являются расчетными, остальные считаются по типу схемы противотока с поправочными коэффициентами. Схема противоток эффективней.
В зависимости от температурного режима определяют условный (водяной) эквивалент ТА. Чем он больше, тем меньше изменение температуры ТН. Оптимальный режим – .