МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Тепломасообмін

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИВЧЕННЯ КУРСУ

для студентів спеціальності 7.092108

„Теплогазопостачання і вентиляція”

всіх форм навчання

Київ – 2004

УДК 621.1.016.7

ББК 31.31

Т 38

Укладачі: Е.С.Малкін, д-р техн. наук, професор

І.Е.Фуртат, канд. техн. наук, доцент

Рецензент: Н.А.Швачко, канд. техн. наук, доцент

Відповідальний за випуск А.А.Худенко, д-р техн. наук, професор.

Затверджено на засіданні кафедри теплотехніки,

протокол № 1 від “ 31 " серпня 2004 р.

Тепломасообмін.

Т 38 Методичні вказівки до вивчення курсу „Тепломасообмін”.

Уклад.: Е.С.Малкін, І.Е.Фуртат - К.:КНУБА, 2004.- 12с.

Обґрунтована необхідність вивчення предмету. Показаний його зв’язок з різними науковими і практичними дисциплінами.

Призначені для студентів спеціальності 7.092108 "Теплогазопостачання і вентиляція" для використання при вивченні курсу „Тепломасобмін”

Процеси переносу енергії (теплоти) і маси речовини є одним з важливіших розділів сучасної науки і мають велике практичне значення. В жодній галузі промисловості не можливо працювати без знання базових законів переносу теплоти та маси.

При цьому характерною особливістю процесів переносу теплоти і маси є їхній взаємозв’язок, коли тепло- і масоперенос є єдиним комплексним процесом. Важливо відзначити, що закони, які керують процесами тепло- і масопереносу , одні й ті самі, а закономірності, отримані в одній галузі техніки, можуть вдало використовуватись в іншій галузі.

Наукова база тепломасообміну включає в себе комплекс наукових знань з математики, фізики, хімії, термодинаміки, гідродинаміки тощо. Молекулярно-кінетична теорія явищ тепломасообміну дуже складна, вона розроблена недостатньо, і тому сучасна теорія тепло- і масопереносу в основному є феноменологічною теорією, що базується на гідродинаміці і термодинаміці суцільних середовищ.

Задача вивчення курсу „Тепломасообмін” – одержання майбутніми інженерами-сантехніками теоретичних знань і практичної підготовки з тепломасообміну, а також теоретичної бази для сприйняття подальших дисциплін, таких як „Будівельна теплофізика”, Теплопостачання” тощо.

Загальні методичні вказівки

Курс тепломасообміну рекомендується вивчати послідовно по темах у відповідності з робочою програмою, дотримуючись такого порядку та вказівок.

1. Починаючи вивчення чергової теми (розділу), ознайомитися з її змістом, викладеним у методичних вказівках до неї.

2. Прочитати в літературі матеріал, який відноситься до теми, не зупиняючись на виводах окремих аналітичних залежностей. Засвоїти суть теми та її основний зміст. Якщо основні ідеї недостатньо зрозумілі студенту, доцільно звернутися до додаткової літератури або проконсультуватися з викладачем.

3. Засвоївши суть теми, студент переходить до її детального вивчення. При цьому необхідно:

   1. запам’ятати точні формулювання законів, засвоїти основні поняття та визначення; розібратися в ході математичних виводів, а потім самостійно повторити вивід відповідних формул або аналітичних виразів;

   2. при аналізі виводів слід особливу увагу приділяти фізичному змісту отриманих результатів;

   3. при вивченні теоретичного матеріалу і розв’язанні задач необхідно запам’ятовувати розмірності величин, що зустрічаються.

4. Після вивчення кожного розділу необхідно опрацювати наведені в підручниках та задачниках приклади та розв’язати кілька задач. При цьому слід звернути увагу на розмірності величин в Міжнародній системі одиниць (СІ) та їх узгодження при підстановці в розрахункові формули.

5. Переходити до вивчення наступної теми рекомендується тільки після засвоєння попереднього матеріалу. При необхідності слід повторно проробити відповідний розділ.

В результаті вивчення курсу „Тепломасообмін” студент зобов’язаний засвоїти на рівні володіння і вільного застосування:

1. Загальні закони передачі теплоти.

2. Методи розрахунку процесів теплообміну.

3. Основні принципи конструювання, розрахунку та експлуатації теплообмінних апаратів.

4. Закони масообміну та вплив масообміну на характер теплообміну.

Студент повинен уміти:

1. Розраховувати при заданих стаціонарних умовах температурне поле в твердому тілі.

2. Розраховувати задачі нестаціонарної теплопровідності.

3. Розраховувати тепловіддачу від стінки до потоку рідини або газу.

4. Аналізувати роботу теплообмінної поверхні і знаходити міри до збільшення ефективності теплообміну.

5. Робити розрахунок теплообмінного апарату та знаходити інженерні рішення щодо його конструювання.

6. Розраховувати процеси масообміну.

ВСТУП

Предмет тепломасообміну. Місце тепломасообміну в науці і техніці. Основні поняття та визначення. Способи переносу теплоти. Потенціал переносу теплоти. Температурне поле, градієнт температур і тепловий потік.

Закони переносу теплоти.

[3, с. 5 – 11]

ТЕПЛОПРОВІДНІСТЬ ПРИ СТАЦІОНАРНОМУ РЕЖИМІ

Основні положення. Закон Фур’є. Коефіцієнт теплопровідності. Диференційне рівняння теплопровідності Фур’є. Умови однозначності. Узагальнений метод розв’язання задачі теплопровідності для одношарової стінки при граничних умовах І роду. Теплопровідність одношарової стінки при граничних умовах ІІІ роду – теплопередача. Коефіцієнт теплопередачі, термічний опір. Теплопровідність крізь багатошарові стінки при граничних умовах І і ІІІ родів. Критичний діаметр теплової ізоляції.

[3, с. 10 – 43]

Узагальнений метод розв’язання задачі для тіл різної конфігурації.

[3, с. 44 – 46]

Теплопровідність при стаціонарному режимі при наявності внутрішніх джерел теплоти.

[9, с. 26 – 31]

Методи інтенсифікації теплопередачі. Оребрення. Теплопровідність в стержні. Тепловий потік і температура в кінці стержня. Розрахунки ребристих стінок. Коефіцієнт ефективності оребрення, коефіцієнт оребрення.

[3, с. 46 – 55]