Тепломассообмен — Теоретические материалы

Основные понятия.

Элементарные способы передачи теплоты (виды процессов теплообмена).

Закон Фурье.

Дифференциальное уравнение теплопроводности.

Условия однозначности. Граничные условия.

Температурное поле в плоской стенке при граничных условиях первого рода.

Теплопроводность через многослойную плоскую стенку.

Передача теплоты при граничных условиях третьего рода.

Граничные условия второго и третьего рода.

Графические методы определения температур в плоской стенке.

Плотность объемного тепловыделения.

Температурное поле в плоской стенке при наличии внутренних тепловыделений.

Температурное поле в цилиндрической стенке при граничных условиях первого рода.

Теплопроводность через многослойную цилиндрическую стенку.

Теплопроводность через цилиндрическую стенку при граничных условиях третьего рода (теплопередача).

Теплопередача в тонких цилиндрических стенках.

Критический диаметр цилиндрической стенки.

Температурное поле в цилиндрической стенке при наличии внутренних источников теплоты.

Теплопроводность однородного цилиндрического стержня при наличии внутренних тепловыделений.

Теплопроводность цилиндрической стенки с внутренними источниками теплоты.

Интенсификация теплопередачи.

Упрощенный расчет теплопередачи через оребренную стенку.

Интенсификация теплопередачи за счет оребрения поверхности. Виды ребристых поверхностей.

Одномерное температурное поле в плоском ребре.

Коэффициент эффективности ребра. Коэффициент эффективности оребрения для плоской стенки.

Треугольные ребра.

Круглое ребро прямоугольного профиля.

Аналитическое описание процесса.

Основные понятия метода нестационарной теплопроводности: безразмерная избыточная температура, критерий Био, критерий Фурье.

Нестационарное температурное поле в плоской пластине – решение задачи в безразмерном виде методом разделения переменных.

Анализ решения. Зависимость поля температур от числа Фурье.

Численный метод расчета стационарной теплопроводности.

Численный метод расчета нестационарной теплопроводности.

Основные понятия и определения процессов конвективного теплообмена.

Физические свойства жидкостей.

Гидродинамический и тепловой пограничные слои.

Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена:

1) дифференциальное уравнение теплоотдачи;

2) дифференциальное уравнение неразрывности;

3) дифференциальное уравнение энергии;

4) дифференциальное уравнение движения.

Моделирование процессов конвективного теплообмена.

Приведение дифференциальных уравнений конвективного теплообмена к безразмерному виду. Критерии подобия.

Условия подобия физических процессов.

Получение эмпирических критериальных уравнений.

Применение метода наименьших квадратов для нахождении коэффициентов в критериальном уравнении.

Определяющий размер и температура.

Режимы течения жидкости.

Основные положения о свободной конвекции.

Теплоотдача при свободном ламинарном движении вдоль вертикальной пластины.

Теплоотдача при свободном турбулентном движении вдоль вертикальной пластины.

Теплоотдача при переходном режиме свободного движения вдоль вертикальной пластины.

Теплоотдача при свободном движении около горизонтальной трубы.

Теплоотдача при малых значения числа Релея.

Теплообмен при свободном движении жидкости в ограниченном пространстве.

Интегральные уравнения пограничного слоя.

Теплоотдача при ламинарном пограничном слое.

Переход ламинарного течения в турбулентное.

Описание процесса вынужденного течения жидкости в трубах и каналах.

Участок тепловой стабилизации.

Теплоотдача при ламинарном и турбулентном течении в гладких трубах круглого поперечного сечения.

Теплообмен в трубах некруглого поперечного сечения.

Теплоотдача в изогнутых трубах.

Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб и пучков труб.

Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб.

Теплоотдача при большой скорости движения газа.

Уравнение энергии и движения при больших скоростях потока.

Адиабатная температура стенки.

Распределение температуры.

Теплоотдача при высоких скоростях течения газа.

Теплоотдача жидких металлов.

Основные положения.

Термическое сопротивление передаче теплоты.

Теплоотдача при конденсации неподвижного пара.

Ламинарное течение пленки на вертикальной стенке.

Турбулентное течение пленки на вертикальной стенке.

Конденсация на горизонтальных трубах.

Теплообмен при ламинарном и турбулентном течении пленки конденсата.

Теплообмен при пленочной конденсации движущегося пара на горизонтальных одиночных трубах и пучках труб.

Режимы кипения. 

Кривая кипения.

Теплоотдача при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме.

Теплоотдача при пузырьковом кипении жидкости в условиях вынужденного движения в трубах.

Теплоотдача при пленочном кипении жидкости в условиях свободной и вынужденной конвекции.

Режимы кипения в большом объеме. Кривая кипения.

Два вида перехода от пузырькового режима к пленочному.

Основные положения теплообмена излучением.

Параметры и характеристики теплового излучения.

Виды лучистых потоков.

Законы теплового излучения:

- закон Планка;

- закон Релея – Джинса;

- закон смещения Вина;

- закон Стефана – Больцмана;

- закон Кирхгофа.

Угловые коэффициенты излучения.

Методы исследования лучистого теплообмена.

Теплообмен излучением в системе тел с плоскопараллельными поверхностями.

Теплообмен излучением при наличии экранов.

Тело с оболочкой и произвольно расположенные тела.

Теплообмен тел с оболочкой при наличии экранов.

Излучение газов.

Сложный теплообмен.

Критерии радиационного подобия.

Классификация теплообменных аппаратов.

Основные положения и уравнения теплового расчета.

Средняя разность температур и методы ее вычисления.

Расчет конечных температур рабочих жидкостей.

Сравнение прямотока с противотоком.

Гидромеханический расчет теплообменного аппарата.

Основные понятия.

Дифференциальные уравнения тепло- и массообмена.

Тепло- и массоотдача. Стефанов поток.

Диффузионный пограничный слой.

Аналогия процессов теплообмена и массообмена.

Тепло- и массообмен при конденсации пара из парогазовой смеси.

Влажный воздух.

Тепло- и массообмен при испарении жидкости в парогазовую среду.

Испарение неподвижной капли.

Испарение капли при вынужденной конвекции. Летящая капля.

Основные сведения о химических превращениях.

Теплообмен между газовой смесью и поверхностью раздела фаз.