Тепломассообмен — Тематическое содержание дисциплины

Курс «Тепломассообмен» является базовой дисциплиной для ряда инженерных, а прежде всего теплотехнических и энергетических специальностей. В связи с быстрым развитием теории теплообмена из года в год видоизменяется и совершенствуется учебный курс тепломассообмена, читаемый студентам высших учебных заведений. Объем и уровень курса должны быть достаточны для усвоения ряда специальных дисциплин, решения основных практических задач и осмысленного использования новой информации по теории теплообмена, появляющейся в научно-технической литературе.

В результате изучения дисциплины "Тепломассообмен" студенты должны овладеть не только теорией, но и методами расчета основных процессов теплообмена. Ввиду этого изложение отдельных вопросов, как правило, сопровождается наличием расчетных формул, с помощью которых можно решить основные задачи теплообмена.

Теплопроводность

Стационарная теплопроводность. Основные положения. Теплопроводность плоской стенки без внутренних источников теплоты. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок при наличии и отсутствии внутренних источников теплоты. Интенсификация теплопередачи. Нестационарная теплопроводность. Аналитическое описание задач теплопроводности. Численные методы решения задач теплопроводности.

Конвективный теплообмен

Основные положения. Физические свойства жидкостей. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена. Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена. Теплообмен при свободной конвекции в большом объеме около вертикальных поверхностей. Свободная конвекция около горизонтальных поверхностей. Свободная конвекция в ограниченном пространстве. Теплоотдача при вынужденном продольном омывании плоской поверхности. Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб и пучков труб. Описание процесса вынужденного течения жидкости в трубах и каналах. Определение коэффициентов теплоотдачи при вынужденном течении жидкости в трубах и каналах. Отдельные задачи конвективного теплообмена в однофазной среде.

Теплообмен при фазовых превращениях

Описание процесса конденсации пара. Теплоотдача при конденсации неподвижного пара. Теплоотдача при конденсации движущегося пара. Описание процесса кипения жидкости. Определение коэффициентов теплоотдачи при кипении однокомпонентных жидкостей. Кризисы кипения.

Теплообмен излучением

Основные положения теплообмена излучением. Законы теплового излучения. Теплообмен излучением между твердыми телами, разделенными прозрачной (диатермичной средой). Тела с плоскопараллельными поверхностями. Тело с оболочкой и произвольно расположенные тела. Излучение газов и паров. Лучистый теплообмен между газом и оболочкой.

Теплообменные аппараты

Тепловой баланс теплообменного аппарата. Расчет и моделирование теплообменных аппаратов. Определение конечных температур.

Массоотдача

Тепло- и массообмен в двухкомпонентных средах. Основные положения тепло- и массообмена. Тепло- и массоотдача в двухкомпонентных средах. Тройная аналогия. Аналогия переноса импульса, энергии и массы компонента. Тепло- и массоотдача при испарении жидкости в парогазовую среду. Испарение воды в воздух. Стационарное испарение капли. Тепло- и массообмен при химических превращениях.

Лабораторные работы по дисциплине разработаны для систематизации и закрепления теоретических знаний по дисциплине “Тепломассообмен”, а так же расширение практических навыков работы в системе MathCAD.

Цель лабораторных работ состоит в решении задачи моделирования стационарных и нестационарных процессов теплопроводности для тел простейших форм.

Отчет по лабораторным работам оформляется в соответствии с требованиями к учебной документации и должен содержать: титульный лист с указанием ФИО, группы студента и варианта задания, части с исходными данными задачи, программой моделирования, пояснениями и графическими зависимостями.

Расчетно-графические работы имеют цель систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания студентов по курсу “Тепломассообмен”, помочь им приобрести расчетно-графические навыки и опыт в решении практических инженерных задач.

Работы состоят из задач по основным темам курса:

- передача теплоты через бесконечную плоскую и цилиндрическую стенки;

- теплопередача через стенку при наличии внутренних источников теплоты;

- конвективный теплообмен;

- теплообмен при изменении агрегатного состояния;

- лучистый теплообмен;

- теплообменные аппараты.

Работа оформляется в соответствии с требованиями к учебной документации и должна содержать:

- титульный лист с указанием ФИО студента, группы и варианта задания;

- текстовой части с исходными данными задачи, расчетами, пояснениями, графическими зависимостями.

Предпочтительнее все вычисления и построение графиков выполнять с использованием соответствующих компьютерных программ и оформлять работу в электронном виде.