Реферат плотность теплового потока
Обновлено: 08.07.2024
1 - Введение 4
2 - Теплопроводность при стационарном режиме 6
2.1 - Основной закон теплопроводности 6
2.2 - Вывод дифференциального уравнения теплопроводности 10
2.3 - Уравнение теплоотдачи (условия однозначности) 14
2.4 - Плоская стенка 17
2.5 - Цилиндрическая стенка 24
2.6 - Критический диаметр тепловой изоляции трубопровода 28
2.7 - Шаровая стенка 30
2.8 - Стержень бесконечной длины 32
2.9 - Стержень конечной длины 34
2.10 - Круглые плоские ребра 36
2.11 - Тела сложной формы 38
2.12 - Теплопроводность при объёмном тепловыделении (qv 0) 41
2.12.1 - Бесконечная плоская пластина 41
2.12.2 - Бесконечный цилиндр 45
2.13 - Плоская стенка с переменным коэффициентом теплопроводности 47
3 - Теплопроводность при нестационарном режиме 50
3.1 - Общие сведения 50
3.2 - Постановка задачи нестационарной теплопроводности 51
3.3 - Теория подобия в применении к дифференциальному уравнению теплопроводности 52
3.4 - Аналитический метод решения (метод Фурье) 57
3.5 - Численные методы решения задач нестационарной теплопроводности 60
3.5.1 - Явный метод 61
3.5.2 - Неявный метод 64
3.6 - Регулярные тепловые режимы 65
3.7 - Нестационарная теплопроводность при объемном тепловыделении 71
3.8 - Граничные условия 4-ого рода 74
4 - Конвекция 76
4.1 -Уравнение распространения тепла в движущейся среде и физический смысл отдельных его членов 76
4.2 - Основные уравнения гидродинамики 77
4.3 - подъемная сила, обусловленная температурным полем 79
4.4 - Краеве условия к уравнениям гидродинамики 79
4.5 - Условия механического и теплового взаимодействия на границах раздела жидкой и газовой фаз 80
4.6 - Два основных режима течения реальной жидкости 82
4.7 - Уравнение осредненного турбулентного течения несжимаемой жидкости 83
4.8 - Уравнения турбулентного переноса в плоском потоке 85
4.9 - Определение степени турбулентности потока 85
4.10 Теплоотдача в трубах и каналах при установившемся течении несжимаемой жидкости 86
4.11 - Теплоотдача при ламинарном течении 89
4.12 - Теплоотдача при турбулентном течении в прямой круглой трубе при 91
4.13 - Теплоотдача при турбулентном течении в некруглых каналах 95
4.14 - Теплоотдача в изогнутых трубах 96
4.15 - Теплоотдача в прямой круглей трубе при Pr « 1 96
4.16 - Теплоотдача в переходной области чисел Re 97
4.17 - Влияние шероховатости трубы 98
4.18 - Пограничный слой 98
4.19 - Основные уравнения плоского пограничного слоя 99
4.20 - Теплоотдача пластины при ламинарном течении 101
4.21 - Теплоотдача пластины при турбулентном течении 103
4.22 - Теплоотдача при обтекании шара 104
4.23 - Теплоотдача при нестационарном обтекании сферических частиц 105
4.24 - Конвекция в неограниченном объеме (свободная конвекция) 106
5 - Излучение 111
5.1 - Природа теплового излучения 111
5.2 - Основные понятия и определения 113
5.3 - Законы излучения абсолютно черного тела 116
5.4 - Излучения реальных тел 119
5.5 - Теплообмен излучением системы тел, разделённых прозрачной средой 125
Введение
При соприкосновении двух тел, имеющих различную температуру, проис¬ходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, сво¬бодных электронов), вследствие чего интенсивность движения частиц тела, имевшего меньшую температуру, увеличивается, а интенсивность движения частиц тела с более высокой температурой уменьшается. В результате одно из соприкасающихся тел нагревается, а другое остывает. Поток энергии, переда¬ваемой частицами более горячего тела частицам тела более холодного, называ¬ется тепловым потоком.
Таким образом, для возникновения теплового потока, т. е. процесса тепло¬обмена между различными областями пространства, заполненного веществен¬ной средой, необходимо и достаточно, чтобы в этих областях имели место неоди¬наковые температуры. Иначе говоря, единственным услов ием возникновения теплообмена является наличие разности температур между рассматриваемыми телами. При этом тепловой поток направлен в сторону меньших температур.
Фрагмент работы для ознакомления
Список литературы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
В учении о теплообмене рассматриваются процессы распространения теплоты в твердых, жидких и газообразных телах. Эти процессы по своей физико-механической природе весьма многообразны, отличаются большой сложностью и обычно развиваются в виде целого комплекса разнородных явлений.
Перенос теплоты может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением, или радиацией. Эти формы глубоко различны по своей природе и характеризуются различными законами.
Процесс переноса теплоты теплопроводностью происходит между непосредственно соприкасающимися телами или частицами тел с различной температурой. Учение о теплопроводности однородных и изотропных тел опирается на весьма прочный теоретический фундамент. Оно основано на простых количественных законах и располагает хорошо разработанным математическим аппаратом. Теплопроводность представляет собой, согласно взглядам современной физики, молекулярный процесс передачи теплоты.
Известно, что при нагревании тела кинетическая энергия его молекул возрастает. Частицы более нагретой части тела, сталкиваясь при своем беспорядочном движении с соседними частицами, сообщают им часть своей кинетической энергии. Этот процесс постепенно распространяется по всему телу. Перенос теплоты теплопроводностью зависит от физических свойств тела, от его геометрических размерах, а также от разности температур между различными частями тела. При определении переноса теплоты теплопроводностью в реальных телах встречаются известные трудности, которые на практике до сих пор удовлетворительно не решены. Эти трудности состоят в том, что тепловые процессы развиваются в неоднородной среде, свойства которой зависят от температуры и изменяются по объему.
1. Основной закон теплопроводности
Для распространения теплоты в любом теле или пространстве необходимо наличие разности температур в различных точках тела. Это условие относится и к передаче теплоты теплопроводностью, при которой градиент температуры в различных точках тела не должен быть равен нулю.
Связь между количеством теплоты , проходящим за промежуток времени через элементарную площадку dS, расположенную на изотермической поверхности, и градиентом температуры устанавливается гипотезой Фурье, согласно которой
.(2.1)
Минус в правой части показывает, что в направлении теплового потока температура убывает и gradT является величиной отрицательной. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом теплопроводности или более кратко теплопроводностью. Справедливость гипотезы Фурье подтверждено многочисленными опытными данными, поэтому эта гипотеза в настоящее время носит название основного уравнения теплопроводности или закона Фурье.
Отношение количества теплоты, проходящего через заданную поверхность, ко времени называют тепловым потоком. Тепловой поток обозначают q и выражают в ваттах (Вт):
. (2.2)
Если относительное изменение температуры Т на расстоянии средней длины свободного пробега частиц l мало, то выполняется основной закон теплопроводности (закон Фурье): плотность теплового потока q пропорциональна градиенту температуры grad T, то есть
(2.3)
(где — коэффициент теплопроводности или просто теплопроводности) Отношение теплового потока dq через малый элемент поверхности к площади dS этой поверхности называют поверхностной плотностью теплового потока (или вектором плотности теплового потока), обозначают j и выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м 2 ):
.(2.4)
Вектор плотности теплового потока направлен по нормали к поверхности в сторону убывания температуры. Векторы j и gradT лежат на одной прямой, но направлены в противоположные стороны.
Тепловой поток q, прошедший сквозь произвольную поверхность S, находят из выражения
.(2.5)
Количество теплоты, прошедшее через эту поверхность в течение времени t, определяется интегралом
.(2.6)
Таким образом, для определения количества теплоты, проходящего через какую-либо произвольную поверхность твердого тела, необходимо знать температурное поле внутри рассматриваемого тела. Нахождение температурного поля и составляет основную задачу аналитической теории теплопроводности.
2. Физический смысл коэффициента теплопроводности
Вспомним ещё раз, что основным законом передачи тепла теплопроводностью является закон Фурье. Согласно этому закону количество тепла dQ, передаваемое посредством теплопроводности через элемент поверхности dF, перпендикулярный тепловому потоку, за время dt прямопропорционально температурному градиенту ¶t/¶n, поверхности dF и времени dt:
(3.1)
Коэффициент пропорциональности l называется коэффициентом теплопроводности, при выражении Q в ккал/ч:
 |
Таким образом, коэффициент теплопроводности l показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности в единицу времени
 |
через единицу поверхности теплообмена при падении температуры на 1 град на единицу длины нормали к изотермической поверхности.
Коэффициенты теплопроводности l сплошных однородных сред зависят от физико-химических свойств вещества (структура вещества, его природа). Значения теплопроводности для многих веществ табулированы и могут быть легко найдены в справочной литературе.
Значения коэффициента теплопроводности для некоторых газов, жидкостей и твёрдых тел при атмосферном давлении, зависит от агрегатного состояния вещества (см. табл. ), его атомно-молекулярного строения, температуры и давления, состава (в случае смеси или раствора) и т. д.].
3. Теплопроводность жидкостей и газов
Теплопроводность , один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией.
Отклонения от закона Фурье могут появиться при очень больших значениях grad T (например, в сильных ударных волнах), при низких температурах (для жидкого гелия Не) и при высоких температурах порядка десятков и сотен тысяч градусов, когда в газах перенос энергии осуществляется не только в результате межатомных столкновений, но в основном за счёт излучения (лучистая теплопроводность). В разреженных газах, когда l сравнимо с расстоянием L между стенками, ограничивающими объём газа, молекулы чаще сталкиваются со стенками, чем между собой. При этом нарушается условие применимости закона Фурье, и само понятие локальной температуры газа теряет смысл. В этом случае рассматривают не процесс теплопроводности в газе, а теплообмен между телами, находящимися в газовой среде.
4. Теплопроводность газов
Для идеального газа, состоящего из твёрдых сферических молекул диаметром d, согласно кинетической теории газов, справедливо следующее выражение
(3.4)
где — плотность газа, cv — теплоёмкость единицы массы газа при постоянном объёме, V — средняя скорость движения молекул. Поскольку J пропорциональна 1/р, а ~ р (р — давление газа), то Т. такого газа не зависит от давления. Кроме того, коэффициент теплопроводности и вязкости связаны соотношением: . В случае газа, состоящего из многоатомных молекул, существенный вклад в дают внутренние степени свободы молекул, что учитывает соотношение:
,
где = ср/cv , ср — теплоёмкость при постоянном давлении. В реальных газах коэффициент теплопроводности — довольно сложная функция температуры и давления, причём с ростом Т и р значение возрастает. Для газовых смесей может быть как больше, так и меньше коэффициента теплопроводности компонентов смеси, то есть теплопроводности - нелинейная функция состава.
Если газ неравномерно нагрет , т. е. температура в одной его части выше или ниже, чем в другой, то наблюдается выравнивание температуры: более нагретая часть охлаждается, тогда, как более холодная нагревается.
Очевидно, что это связано с потоком тепла от более нагретой части газа к более холодной. Это явление возникновения потока тепла в газе называется теплопроводностью, В любом теле, в частности в газе, предоставленном самому себе, теплопроводность приводит к выравниванию температур, и этот процесс, конечно, нестационарный. Но часто встречаются и случаи, когда разность температур искусственно поддерживается постоянной.
Например, в электрической лампе накаливания газ, находящийся непосредственно около накаленной нити, имеет высокую температуру (равную температуре самой нити), тогда как газ, прилегающий к стенкам стеклянного баллона лампы, обладает значительно более низкой температурой. Через некоторое время после включения лампы устанавливается постоянная разность температур между нитью и стенками. Это постоянство обеспечивается, с одной стороны, электрической энергией, подводимой к нити из электрической сети, с другой стороны — отдачей тепла от стенок лампы к окружающему ее воздуху. При этих условиях в газе, находящемся в лампе, устанавливается стационарный, т. е. не изменяющийся со временем, поток тепла. Установившаяся стационарная разность температур зависит от теплопроводности газа (для лампы накаливания надо иметь в виду, что кроме отвода тепла через газ в данном частном случае отвод тепла происходит главным образом в результате излучения).
В приведенном примере лампы расчет потока тепла представляет большие трудности, связанные со сложной формой нити и сосуда, вследствие чего распределение температуры в газе тоже оказывается весьма сложным.
Чтобы найти количественные закономерности, характеризующие процесс теплопроводности, мы рассмотрим более простую задачу
Пусть вдоль какого-нибудь направления в газе, например, вдоль оси X, температура меняется от точки к точке, т. е. является функцией v. в то время как в плоскости, перпендикулярной к этой оси, температура всюду одинакова
Изменение температуры вдоль оси X характеризуется градиентом температуры .
Количество тепла, проходящее через данную поверхность в единицу времени, называется тепловым потоком Q, Вт .
Количество тепла, через единицу поверхности в единицу времени, называется плотностью теплового потока или удельным тепловым потоком и характеризует интенсивность теплообмена.
(9.4)
Плотность теплового потока q, направлена по нормали к изотермической поверхности в сторону, обратную градиенту температуры, т. е. в сторону уменьшения температуры.
Если известно распределение q по поверхности F, то полное количество тепла Qτ, прошедшее через эту поверхность за время τ, найдется по уравнению:
(9.5)
а тепловой поток:
(9.5')
Если величина q постоянна по рассматриваемой поверхности, то:
(9.5")
Закон Фурье
Этот закон устанавливает величину теплового потока при переносе тепла посредством теплопроводности. Французский ученый Ж. Б. Фурье в 1807 году установил, что плотность теплового потока через изотермическую поверхность пропорциональна градиенту температуры:
(9.6)
Знак минус в (9.6) указывает, что тепловой поток направлен в сторону, обратную градиенту температуры (см. рис. 9.1.).
Плотность теплового потока в произвольном направлении l представляет проекцию на это направление теплового потока в направлении нормали:
Коэффициент теплопроводности
Коэффициент λ, Вт/(м·К), в уравнении закона Фурье численно равен плотности теплового потока при падении температуры на один Кельвин (градус) на единицу длины. Коэффициент теплопроводности различных веществ зависит от их физических свойств. Для определённого тела величина коэффициента теплопроводности зависит от структуры тела, его объёмного веса, влажности, химического состава, давления, температуры. В технических расчётах величину λ берут из справочных таблиц, причём надо следить за тем, чтобы условия, для которых приведено в таблице значение коэффициента теплопроводности, соответствовали условиям рассчитываемой задачи.
Особенно сильно зависит коэффициент теплопроводности от температуры. Для большинства материалов, как показывает опыт, эта зависимость может быть выражена линейной формулой:
(9.7)
где λo – коэффициент теплопроводности при 0 °С;
β – температурный коэффициент.
Коэффициент теплопроводности газов, а в особенности паров сильно зависит от давления. Численное значение коэффициента теплопроводности для различных веществ меняется в очень широких пределах – от 425 Вт/(м·К) у серебра, до величин порядка 0,01 Вт/(м·К) у газов. Это объясняется тем, что механизм передачи теплоты теплопроводностью в различных физических средах различен.
Металлы имеют наибольшее значение коэффициента теплопроводности. Теплопроводность металлов уменьшается с ростом температуры и резко снижается при наличии в них примесей и легирующих элементов. Так, теплопроводность чистой меди равна 390 Вт/(м·К), а меди со следами мышьяка – 140 Вт/(м·К). Теплопроводность чистого железа 70 Вт/(м·К), стали с 0,5 % углерода – 50 Вт/(м·К), легированной стали с 18 % хрома и 9 % никеля – только 16 Вт/(м·К).
Зависимость теплопроводности некоторых металлов от температуры показана на рис. 9.2.
Газы имеют невысокую теплопроводность (порядка 0,01. 1 Вт/(м·К)), которая сильно возрастает с ростом температуры.
Теплопроводность жидкостей ухудшается с ростом температуры. Исключение составляют вода и глицерин. Вообще коэффициент теплопроводности капельных жидкостей (вода, масло, глицерин) выше, чем у газов, но ниже, чем у твердых тел и лежит в пределах от 0,1 до 0,7 Вт/(м·К).
Рис. 9.2. Влияние температуры на коэффициент теплопроводности металлов
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
1) Теплота, Тепловой поток, Плотность теплового потока, Линейный тепловой поток
Теплота количество энергии, которое может быть передано от одного тела к другому 3-мя известными методами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Теплота одна из форм передачи энергии.
Тепловой поток - количество теплоты Q , проходящее в единицу времени через изотермическую поверхность F. ( Дж/с =Вт )
коэффициент пропорциональности есть физический параметр вещества и называется коэффициентом теплопроводности, Вт/(м·°C) ;
, - диф-лы температуры и нормали.
Величина теплового потока и плотность теплового потока являются векторами, за положительное направление которых принимают направление по нормали к изотермической поверхности в сторону уменьшения температуры
Плотность теплового потока количество теплоты Q , передаваемое в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности.
Линейный тепловой поток тепловой поток, отнесённый к единице длины трубы.
2) Теплопроводность. Способность передачи теплоты теплопроводностью
Теплопроводность процесс распространения теплоты при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела, имеющих различные температуры .
Особенности передачи теплоты теплопроводностью: этот вид передачи теплоты может происходить в любых телах, но механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. В жидкости, тв. Телах диэл-х перенос теплоты осуществляется путём непосредственной передачи теплового движения молекул и атомов соседним частицам вещества. В газообр.в -вах, распростр происх. в результате диффузии молекул молекул и атомов, а также передачи энергии за счёт их соударения. В металлах за счёт диффузии свободных электоронов и упругих колебаний крист. решётки.
3) Закон Фурье для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты
Закон Фурье - основной закон теплопроводности.
Количество теплоты, проходящей через элемент изотермической поверхности за промежуток времени , пропорционально температурному градиенту.
есть физический параметр вещества, и называется коэффициентом теплопроводности, Вт/(м·°C)
- для теплового потока; - для плотности теплового потока;
- для полного количества теплоты.
4) Размерность, физ. смысл коэффициента теплопроводности
Коэффициентом теплопроводности к-т характеризующий количество теплоты , передаваемое на единицу длины поверхности , в единицу времени при разности температур в один градус . Величина справочная и определяется опытным путём.
, Вт/(м·°C) знак минус показывает противоположность направлений векторов теплового потока и температурного градиента.
5) Формулы для расчёта полноного кол-ва теплоты, тепл. потока и плотности теплов. потока через одно- много слойную стенки.
Однослойная стенка : ; ; . Многослойная стенка : ; ; .
6)Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной стенке
7)Формула для расчета линейной плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную цилиндрическую стенку
8) Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной цилиндрической стенке
9) Конвективный теплообмен. Теплоотдача
Теплообмен - самопроизвольный необратимый перенос теплоты (энергии в форме теплоты) между телами или участками внутри тела с различной темперетурой.
Теплообмен путем соприкосновения между поверхностью твердого тела и жидкостью или газом, обтекающим это тело, называется конвективным теплообменом или теплоотдачей . Совместный процесс передачи теплоты конвекцией и тепропроводностью.
10) Закон Ньютона Рихмана для плотнсти теплового потока,теплового потока и полного количества теплоты.
Закон Нью́тона Ри́хмана эмпирическая закономерность, выражающая тепловой поток между разными телами через температурный напор. температурный напор .
- для теплового потока; Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки в единицу времени.
- для плотности теплового потока. Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от еденицы площади стенки в единицу времени.
- для полного количества теплоты. Количество теплоты, отдаваемое жидкостью твердой стенке или воспринимаемое жидкостью от стенки.
11)Размерность, физ. смысл коэффициента теплоотдачи
α коэффициент, характеризующий условия теплообмена между жидкостью и поверхностью твердого тела, называемый коэффициентом теплоотдачи , Вт/(м2•К)
Коэффициент теплоотдачи представляющий собой плотность теплового потока подведенного (отведенного) к единице поверхности тела при разности температур между твердым телом и жидкостью 1К или °C.
12) Графическое представление температурного поля на границе тв. тело текучая среда
13) Уравнение подобия конвективного теплообмена (в общем виде,для вынужденной и свободной конвекции)
- уравнение подобия для конвективного теплообмена в общем виде. - для вынужденной конвекции.
- для свободной конвекции.
14) Определяющие критерии конвективного теплообмена при свободно и вынужденной конвекции
Определяющие критерии конвективного теплообмена числа подобия, составленные только из заданных величин математического описания задачи ( Re , Pr , Gr ).
β коэффициент объемного расширения (1/К) ; -
a коэффициент температуропроводности (м 2 /с). -
15) Физический смысл критериев Рейнольдса, Грасгофа , Нуссельта, Прандтля
Число Рейнольдса критерий гидродинамического подобия, характеризуется соотношением сил инерции и молекулярного трения (вязкости).
Число Грасгофа характеризует соотношение подъемной силы, возникшей вследствие разности плотностей нагретых и холодных объемов жидкости и силы молекулярного трения.
Число Нуссельта , или критерий теплоотдачи, характеризует соотношение тепловых потоков, передаваемых конвективным теплообменом и теплопроводностью по нормали на границе твердое тело жидкость.
Число Прандтля характеризует теплофизические свойства жидкости и их влияние на конвективный теплообмен.
16) З-н Стефана Больцмана ( для а.ч.т , серого , белого) тела, плотности теплового потока , теплового потока и полного количества теплоты.
3акон Стефана Больцмана - плотность суммарного излучения абсолютно черного тела прямо пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени
Для абсолютно черного тела:
где σ 0 , c 0 коэффициенты пропорциональности (постоянные излучения).
- тепловой поток для а.ч.т.; - количество теплоты.
Для серого тела:
(Вт/м 2 ). - плотность теплового потока, где с коэффициент пропорциональности для с.т.;
- относительная излучательная способность (степень черноты) серого тела.
17) Баланс лучистого теплообмена
Лучистый поток, падающий на тело Q, частично им поглощается Q A , частично отражается Q R , частично проходит сквозь тело Q D
Q = Q A + Q R + Q D . (160)
Разделив обе части равенства на Q и обозначив Q A /Q=A; Q R /Q=R , получим:
Коэффициенты А, R, D характеризуют соответственно поглощательную, отражательную и пропускную (прозрачность) способности тела. В связи с этим они именуются коэффициентами поглощения, отражения и пропускания. Эти коэффициенты для различных тел могут меняться от 0 до 1 .
Тела, которые всю падающую на них лучистую энергию поглощают, Q A =Q и А=l (R=D=0), называются абсолютно черными . Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию отражает, Q R =Q; R=1 (А=D =О), называют абсолютно белым или зеркальным . Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию пропускает, Q D =Q; D=1 (А=R=О), называют абсолютно прозрачным . В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует.
18) Излучательная способность тела поток лучистой энергии ,испускаемый с единицы поверхности тела по всем направлениям. Е (Вт/м 2 ).
Тела, которые всю падающую на них лучистую энергию поглощают, Q A =Q и А=l (R=D=0), называются абсолютно черными.
Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию отражает, Q R =Q; R=1 (А=D =О), называют абсолютно белым или зеркальным.
Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию пропускает, Q D =Q; D=1 (А=R=О), называют абсолютно прозрачным.
Тело, которое часть падающей энергии отражает, чать поглощает, чать пропускает называется серым телом .
19) Теплопередача, как форма передачи теплоты.
Теплопередача это учение о процессах переноса теплоты в пространстве от одного тела к другому. Теплообмен между телами сложное явление , и осуществляется тремя простейшими , принципиально отличными друг от друга , способами : теплопроводностью , конвекцией , конвекцией и тепловым излучением.
Состоит из процессов теплоотдачи от горячего теплоносителя к пов-ти стенки, передачи теплоты через много или однослойную стенку теплопроводностью и процесса теплоотдачи от поверхности стенки к холодному теплоносителю.
Расчетная формула стационарного процесса теплопередачи имеет следующий вид:
Коэф-т теплопередачи плоской стенки ( Вт/м 2 К)
20) Основные уравнения теплопередачи.
k - коэффициент теплопередачи;
F поверхность теплопередачи;
= ( t 1 t 2 ) температурный напор (разность температур).
При цилиндр-й стенке:
расчетное уравнение для определения Q
, где k l линейный коэффициентом теплопередачи для цилиндрической однородной стенки, ( Вт/м К ) ,
уравнением теплопередачи для теплообменных аппаратов (обобщенное уравнение теплопередачи) - средняя логарифмическая разность температур, , который определяется уравнением
21) Размерность и физ смысл к-та теплопередачи.
Коэффициент теплопередачи k (Вт/м 2 К) выражает количество передаваемого количества теплоты в единицу времени через единицу поверхности при температурном напоре равном 1 градусу.
22) Оптимизация процессов теплопередачи.
В технических расчетах чаще всего приходится решать проблему двух видов: уменьшение тепловых потерь ( теплоизоляция поверхности теплообмена) и увеличение количества передаваемого тепла ( интенсификация теплопередачи).
Теплоизоляция : для уменьшения тепловых потерь от трубопровода необходимо при выборе теплоихоляционного материала ичитывать критический диаметр. Если для выбранной изоляции при известном значении к-та теплоотдачи от внешней пов-ти трубы ( d 2) окажется , что dkp > d 2
То применение этого материала в качества тепловой изоляции нецелесообразно. Т.о, для эффективного применения тепловой изоляции необхоимо, чтобы dkp d 2, a 2 d 2)/2
Интенсификация- связана с увеличением передаваемого теплового потока . Согласно уравнению теплопередачи Q = kF ( t ж1- tH 2) для увеличения теплового потока необходимо увеличить значение водяного эквивалента пов-ти теплопередачи ( kF ).
Повыисит значение ( kF ) можно за счёт увеличения увелич к-та теплопередачи k .
k - можно увеличть за счёт уменьшения термического сопротивления или повышения теплоотдачи.
F увеличит за счёт оребрения пов-ти теплоотдачи , оребряется та пов-ть которой меньше.
23) Графическое представление температурного поля в теплоносителях и разделяющей стенке.
24) Тепловой баланс теплообменного аппарата с фазовыми переходами:
, где Q мощность теплообменного аппарата, Вт; G 1,2 расход горячего и холодного теплоносителей соответственно, кг\с; ∆ h удельное изменение энтальпии греющего и нагреваемого теплоносителей соответственно, Дж\кг.
Для конвективных теплообменных аппаратов (в процессе теплообмена отсутствуют фазовые переходы) в силу того, что имеем:
где c pm 1 и c pm 2 средние теплоемкости горячего и холодного теплоносителей;
W 1 = G 1 c pm 1 и W 2 = G 2 c pm 2 водяные эквиваленты горячего и холодного теплоносителей; ; .
25) Сущность теплотехнических расчётов теплообменных аппаратов 1-го и 2-го рода
При тепловом расчете I рода (конструктивном) заданы температуры теплоносителей на входе и на выходе ТА, водяные эквиваленты теплоносителей , определяются мощность, поверхность теплообмена и тип ТА.
При тепловом расчете II рода (поверочном) заданы входные температуры теплоносителей водяные эквиваленты теплоносителей и теплопередающей поверхности , тип и геометрические размеры ТА, определяются мощность ТА и конечные температуры .
26) Температурная диграмма теплоносителей в конвективных теплообменных аппаратах.
1. Теплота, тепловой поток, плотность теплового потока, линейный тепловой поток.
2. Теплопроводность. Особенности передачи теплоты теплопроводностью.
3. Закон Фурье для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты.
4. Размерность, физический смысл коэффициента теплопроводности.
5. Формулы для расчета плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную плоскую стенку.
6. Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной плоской стенки.
7. Формулы для расчета линейной плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную цилиндрическую стенку.
8. Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной цилиндрической стенки.
9. Конвективный теплообмен. Теплоотдача.
10. Закон Ньютона - Рихмана для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты.
11. Размерность, физический смысл коэффициента теплоотдачи.
12. Графическое представление температурного поля на границе твердое тело - текучая среда.
13. Уравнения подобия конвективного теплообмена (в общем виде, для вынужденной, свободной конвекции).
14. Определяющие критерии конвективного теплообмена при свободной и вынужденной конвекции.
15. Физический смысл критериев Нуссельта, Рейнольдса, Грасгофа, Прандтля.
16. Закон Стефана - Больцмана (для черного, серого тел и газов) для плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты.
17. Баланс лучистого теплообмена.
18. Излучательная способность (черного, белого, серого) тела.
19. Теплопередача, как форма передачи теплоты.
20. Основное уравнение теплопередачи.
21. Размерность и физический смысл коэффициента теплопередачи.
22. Оптимизация (интенсификация и тепловая изоляция) процессов теплопередачи.
23. Графическое представление температурного поля в теплоносителях и разделяющей стенке.
24. Тепловой баланс теплообменного аппарата (конвективного, с фазовыми переходами).
25. Сущность теплотехнических расчетов теплообменных аппаратов I (II) рода.
26. Температурная диаграмма теплоносителей в конвективных (с фазовыми переходами) теплообменных аппаратах.
Узнать стоимость написания работы -->
Читайте также: