эКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ. Экзамен_вопрос_ТЕПЛОТЕХНИКА. 1. Понятие о сопле и диффузоре. Истечение из суживающегося сопла. 1

• Название: 1. Понятие о сопле и диффузоре. Истечение из суживающегося сопла. 1
• Анкор: эКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ
• Дата: 23.05.2022
• Размер: 438.59 Kb.
• Имя файла: Экзамен_вопрос_ТЕПЛОТЕХНИКА.docx
• Тип: Документы; #546085

Оглавление

1.Понятие о сопле и диффузоре. Истечение из суживающегося сопла. 1

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА 1

2.Теплопроводность многослойной плоской стенки. 1

3.Теплопроводность однослойной плоской стенки. 3

1.Теплопроводность сферической стенки. 4

2.Теплопроводность цилиндрической стенки.(многослойной) 4

3.Теплопроводность через однослойную цилиндрическую стенку. 5

4.«Критический диаметр», его определение. 6

5.Излучение. Экспериментальное определение коэффициента лучеиспускания. 6

6.Конвективный теплообмен. Коэффициент теплоотдачи и влияющие на него факторы. 6

7.Конвективный теплообмен: моделирование и использование критериальных уравнений. 7

8.Лучистый теплообмен. Закон Кирхгофа. 7

9.Методика экспериментального определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов. 7

10.Определяющие и определяемые критерии. Критериальные уравнения. Определяющие температуры 7

11.Понятие о температурном градиенте. Передача теплоты теплопроводностью. Уравнение Фурье. 7

12.Теплообмен излучением. 7

13.Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку. Понятие о «критическом диаметре». 7

14.Теплопередача через плоскую многослойную стенку. 7

15.Теплопередача через плоскую стенку. Коэффициент теплопередачи. 7

16.Теплопередача через цилиндрическую стенку. 7

17.Типы теплообменных аппаратов; определение среднего температурного напора. 7

1. Понятие о сопле и диффузоре. Истечение из суживающегося сопла.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

2. Теплопроводность многослойной плоской стенки.

Теплопроводность реализуется на микроуровне за счет переноса теплоты «электронным газом» (металлов) и в результате нестройных упругих колебаний (в диэлектриках).

Для процесса теплопроводности характерно (так его можно отличить от другого любого процесса):

1. 
   При теплопроводности отсутствует перемещение в жидкости (конечных масс, объемов и т.д.);
   
2. 
   В металлах теплопроводность осуществляется электронным газом.
   

- уравнение Фурье для одномерного потока.

Q- тепловой поток (количество теплоты в единицу времени Дж*с)

F-площадь поверхности

dt/dx – изменение температуры

Интегрируем уравнение Фурье:




- толщина

t_w1- температура тепло принимающей поверхности

t_w2- температура охлаждающей поверхности

Меняем местами t_w1 и t_w2 => исчезает минус перед дробью, получим:


-[Вт] – расчетная форму определения количества теплоты проходящей через поверхность

Разделим тепловой поток на F, получим:




- уравнение плотности теплового потока для однослойной плоской стенки (q- это количество теплоты, передаваемое в 1 ед. времени через один кв. метр поверхности)


- уравнение плотности теплового потока для многослойной плоской стенки (q- это количество теплоты, передаваемое в 1 ед. времени через один кв. метр поверхности) – это равенство (сколько входит теплоты в стенку столько и выходит) справедливо только для установившегося стационарного процесса!

Лямбда λ 1 в уравнении – для первой стенки

Лямбда λ 2 – для второй стенки

Из формулы для Q, получаем выражение:


- коэффициент теплопроводности (пропорциональности) – есть количество теплоты, передаваемое в 1 ед. времени через 1 кв. метр поверхности стенки толщиной 1 метр, при разности температур в 1К – это физ. смысл коэффициента теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности λ зависит:

• 
  от природы вещества (фарфора или сталь, пластмасса и т.д.);
  
• 
  от структуры и пористости вещества;
  
• 
  зависит от температуры (для большинства металлов – при повышении темп. λ падает, а для строительного материала- при повышении темп. λ тоже повышается)
  
• 
  Для пористых веществ, зависит еще от влажности.
  

Материалы обладающие хорошей электропроводность, соответственно имеют и хорошую теплопроводность (золото, медь, платина и т.д.)

Из q найдем разность температур, запишем:




t_w2 – температура средней поверхности
- Просуммируем верхнее и нижнее равенство, сокращаются t_w2 и остаются только начальная и конечная температуры, а справа- общая величина q, а в скобках находится сумма термических сопротивлений слоев. Выражаем q и получим:



- формула для определения плотности теплового потока.

Где - Термическое сопротивление

Для нахождения теплового потока уравнение q домножаем на F, получим:


- формула для нахождения теплового потока. А для нахождения теплоты, еще нужно домножить на время (колич сек.) но уже в Дж.



- формула для нахождения теплового потока с n -слойной стенки. размерность [Вт]

3. Теплопроводность однослойной плоской стенки.

Теплопроводность реализуется на микроуровне за счет переноса теплоты «электронным газом» (металлов) и в результате нестройных упругих колебаний (в диэлектриках).

Для процесса теплопроводности характерно (так его можно отличить от другого любого процесса):

1. 
   При теплопроводности отсутствует перемещение в жидкости (конечных масс, объемов и т.д.);
   
2. 
   В металлах теплопроводность осуществляется электронным газом.
   

- уравнение Фурье для одномерного потока.

Q- тепловой поток (количество теплоты в единицу времени Дж*с)

F-площадь поверхности

dt/dx – изменение температуры

Интегрируем уравнение Фурье:




- толщина

t_w1- температура тепло принимающей поверхности

t_w2- температура охлаждающей поверхности

Меняем местами t_w1 и t_w2 => исчезает минус перед дробью, получим:


-[Вт] – расчетная форму определения количества теплоты проходящей через поверхность

Разделим тепловой поток на F, получим:




- уравнение плотности теплового потока для однослойной плоской стенки (q- это количество теплоты передаваемое в 1 ед. времени через один кв. метр поверхности)
Из формулы для Q, получаем выражение:


- коэффициент теплопроводности (пропорциональности) – есть количество теплоты, передаваемое в 1 ед. времени через 1 кв. метр поверхности стенки толщиной 1 метр, при разности температур в 1К – это физ. смысл коэффициента теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности λ зависит:

• 
  от природы вещества (фарфора или сталь, пластмасса и т.д.);
  
• 
  от структуры и пористости вещества;
  
• 
  зависит от температуры (для большинства металлов – при повышении темп. λ падает, а для строительного материала- при повышении темп. λ тоже повышается)
  
• 
  Для пористых веществ, зависит еще от влажности.
  

Материалы обладающие хорошей электропроводность, соответственно имеют и хорошую теплопроводность (золото, медь, платина и т.д.)

Термическое сопротивление .

1. Теплопроводность сферической стенки.

2. Теплопроводность цилиндрической стенки.(многослойной)

Формула количества теплоты которое входил (первое) и количество теплоты которое выходит (вторая), и после этого находим разность температур из равенства и суммируем их как в Вопросе «Теплопроводность многослойной плоской стенки.» В результате суммирования получаем зависимость:


В скобочках стоит сумма термических сопротивлений слоев (первое- для серого, а второе- для фиолетового). Выразим Q, получим:



- расчетная формула формула для нахождения теплового потока.




- формула для нахождения теплового потока(передаваемой теплоты) с n -слойной стенки. Размерность.

3. Теплопроводность через однослойную цилиндрическую стенку.

Используем уравнение Фурье применительно к бесконечно тонкому цилиндрическому слою толщиной dr и текущим радиусом r.


- уравнение Фурье (в наших координатах)
Где: 2πrl=F – это есть поверхность бесконечно тонкого слоя.

Интегрируем и логарифмируем Q, получим:

Меняем местами t_w1 и t_w2 => чтобы избавиться от знака минус перед дробью, получим:



Т.к. отношение радиусов = отношению диаметров,

перепишем:



- расчетная формула для нахождения теплового потока.





- линейная плотность теплового потока – это количество теплоты передаваемая в единицу времени через один погонный (длины) метр трубы.


- разность температур является функцией логарифмической зависимостью (красная на рисунке).

4. «Критический диаметр», его определение.

5. Излучение. Экспериментальное определение коэффициента лучеиспускания.

6. Конвективный теплообмен. Коэффициент теплоотдачи и влияющие на него факторы.

Конвективный теплообмен (Теплоотдача) реализуется на макроуровне, в результате переноса теплоты конечными объемами и жидкостями (всеми текучими веществами).

Конвективный теплообмен – является следствием совместного проявления конвекции и теплопроводности.

Конвекция- это перемещение.

Конвекцию различают:

• 
  Естественную – вызывается перепадом плотности ρ под влиянием разности температур.
  
• 
  Вынужденную- вызывается перепадом давления
  

Количество теплоты, которое передается конвективным теплообменом описывается уравнением Ньютона:

Где:




- коэффициент теплоотдачи;

Коэффициент теплоотдачи α - это количество теплоты, передаваемое в ед. времени через 1 квадрат. Метр поверхности при разности температур в 1 К.

На коэффициент α влияют:

• 
  Температуры жидкости и ее физические свойства – λ (коэфф. теплопроводности), с (теплоемкость жидкости), ρ (плотности жидкости) и μ (вязкость- чем более вязкое вещество, тем больше конвекция)
  
• 
  Режим течения и толщина пограничного слоя
  
• 
  Форма, размер, пространственное положение, состояние поверхности
  

Различают 2 режима течения:

• 
  Ламинарный (струйный) – все частицы движутся по одинаковым траекториям (не перемешиваются)
  
• 
  Турбулентный поток – когда частицы движутся абсолютно беспорядочно
  

Характер движения потока определяется величиной критерием Рейнольдса:

Где: w-скорость потока; l-характерный размер (для трубы- диаметр); ν –кинематическая вязкость

7. Конвективный теплообмен: моделирование и использование критериальных уравнений.

8. Лучистый теплообмен. Закон Кирхгофа.

9. Методика экспериментального определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов.

10. Определяющие и определяемые критерии. Критериальные уравнения. Определяющие температуры

11. Понятие о температурном градиенте. Передача теплоты теплопроводностью. Уравнение Фурье.

12. Теплообмен излучением.

13. Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку. Понятие о «критическом диаметре».

14. Теплопередача через плоскую многослойную стенку.

15. Теплопередача через плоскую стенку. Коэффициент теплопередачи.

16. Теплопередача через цилиндрическую стенку.

17. Типы теплообменных аппаратов; определение среднего температурного напора.