Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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.
(Вт/м2)
Линейный тепловой поток – тепловой поток, отнесённый к единице длины трубы.
(Вт/м) ?
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
указать лям
7)Формула для расчета линейной плотности теплового потока, теплового потока и полного количества теплоты через одно- (много) слойную цилиндрическую стенку
Однослойная стенка: ; ; .
Многослойная стенка: ; ; .
8) Графическое представление температурного поля в одно- (много) слойной цилиндрической стенке
+ рис многослойной
указать лям
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).
; ; , где
β – коэффициент объемного расширения (1/К) ; -
a – коэффициент температуропроводности (м2/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 σ0, c0 – коэффициенты пропорциональности (постоянные излучения).
- тепловой поток для а.ч.т.; - количество теплоты.
Для серого тела:
(Вт/м2). - плотность теплового потока, где с – коэффициент пропорциональности для с.т.;
; .
Для газов:
; ; , где
- относительная излучательная способность (степень черноты) серого тела.
17) Баланс лучистого теплообмена
Лучистый поток, падающий на тело Q, частично им поглощается QA, частично отражается QR, частично проходит сквозь тело QD
Q = QA + QR + QD. (160)
Разделив обе части равенства на Q и обозначив QA/Q=A; QR/Q=R, получим:
1 = A+R+D. (161)
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, QA=Q и А=l (R=D=0), называются абсолютно черными. Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию отражает, QR=Q; R=1 (А=D =О), называют абсолютно белым или зеркальным. Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию пропускает, QD=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/м2).
Тела, которые всю падающую на них лучистую энергию поглощают, QA=Q и А=l (R=D=0), называются абсолютно черными.
Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию отражает, QR=Q; R=1 (А=D =О), называют абсолютно белым или зеркальным.
Тело, которое всю падающую на него лучистую энергию пропускает, QD=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/м2 К)
20) Основные уравнения теплопередачи.
, где (Вт/м2 К)
k- коэффициент теплопередачи;
F – поверхность теплопередачи;
= (t 1– t2) – температурный напор (разность температур).
При цилиндр-й стенке:
расчетное уравнение для определения Q
, где kl – 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/м2К) 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 (d2) окажется , что dkp>d2
То применение этого материала в качества тепловой изоляции нецелесообразно. Т.о, для эффективного применения тепловой изоляции необхоимо, чтобы dkp<d2, < (a2d2)/2
Интенсификация- связана с увеличением передаваемого теплового потока . Согласно уравнению теплопередачи Q=kF(tж1-tH2) 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; G1,2 – 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 cpm1 и cpm2 – средние теплоемкости горячего и холодного теплоносителей;
W1=G1cpm1 и W2=G2cpm2 – 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.