Тема 3. Конвективный теплообмен

Цель: ознакомиться с процессами конвективного теплообмена. Учебные вопросы:

1. Теплоносители, используемые в технике, их физические свойства и режимы движения.

2. Понятие о пограничном слое.

3. Уравнение Ньютона-Рихмана.

4. Коэффициент теплооотдачи.

5. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.

6. Основы теории подобия.

7. Метод анализа размерностей.
Изучив данную тему, студент должен:
иметь представление:

• о теплоносителях, используемых в технике, о пограничном слое, возникающем при
движении теплоносителей и влияющем на теплообмен, о процессах теплоотдачи, о методе
анализа размерностей; -:;?!*':

знать:

• уравнение Ньютона-Рихмана, физический смысл коэффициента теплоотдачи,
влияние на значение коэффициента теплоотдачи различных факторов, дифференциальные
уравнения конвективного теплообмена, основы теории подобия, критерии подобия, теоремы
подобия, критериальное уравнение конвективного теплообмена в общем виде;

владеть навыками:

• расчета процессов конвективного теплообмена и уметь использовать теорию
подобия при решении конкретных задач. &; - > V >

При освоении темы необходимо:

• изучить учебный материал по учебному пособию (тема 2.3), можно использовать дополнительную литературу [1-3];

• акцентировать внимание на основных расчетных уравнениях конвективного теплообмена, критерии подобия;

• ответить на контрольные вопросы:

1. Что называется конвективным теплообменом?

2. Какие теплоносители используются в технике для процессов тепломассообмена?

3. Какие различают виды конвекции?

4. Какие встречаются виды движения жидкости, в чем их различие?

5. Гидродинамический и тепловой пограничные слои и их физический смысл.

6. Что называют теплоотдачей?

7. Каков физический смысл и единицы измерения коэффициента теплоотдачи?

8. Записать уравнение Ньютона-Рихмана и объяснить все входящие в него величины.

9. Функцией каких величин является коэффициент теплоотдачи?

10. Вывести дифференциальное уравнение теплоотдачи.

11. Написать систему дифференциальных уравнений для конвективного теплообмена.

12. Что такое теория подобия и для чего она предназначена?

13. Какие три вида подобия Вам известны?

14. Что такое критерий подобия?

15. Чему равен критерий Рейнольдса, и что он характеризует?

16. Чему равен критерий Нуссельта, и что он характеризует?

17. Чему равен критерий Прандля, и что он характеризует?

18. Чему равен критерий Грасгофа, и что он характеризует? щ

19. Чему равен критерий Пекле, и что он характеризует?

20. Чему равен критерий Фурье, и что он характеризует?

21. Какое уравнение называется критериальным?

22. Привести критериальное уравнение конвективного теплообмена в общем виде.

23. Как с помощью критериального уравнения конвективного теплообмена определить коэффициент теплоотдачи?

24. Три теоремы подобия.

25. Для чего используется метод анализа размерностей?

26. Что такое первичные и вторичные физические величины?

27. Какие первичные величины используются в системе СИ?

28. Что такое размерность?

29. В чем заключается смысл я-теоремы?

• выполнить тест по теме «Конвективный теплообмен».

Тема 4. Частные случаи конвективного теплообмена

Цель: изучить частные случаи конвективного теплообмена. Учебные вопросы:

1. Теплоотдача при ламинарном движении жидкости в трубах.

2. Теплоотдача при турбулентном движении жидкости в трубах.

3. Теплоотдача при продольном обтекании пластины.

4. Теплоотдача при поперечном обтеканииодиночного цилиндра.

5. Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб.

6. Теплоотдача при свободной конвекции.

7. Теплоотдача в жидких металлах.

8. Теплоотдача при кипении жидкости и при конденсации пара. Изучив данную тему, студент должен:

иметь представление:

• о частных случаях конветивного теплообмена, об их общих характеристиках и
особенностях каждого конкретного случая;

знать:

• основные критерии подобия и критериальные уравнения (в общем виде) для каждого
частного случая конвективного теплообмена;

уметь:

• определять: к какому частному случаю относится конкретньш процесс, и каким
критериальным уравнением он описывается;... _м',.

владеть навыками:

• расчета процессов конвективного теплообмена и уметь их использовать при
решении конкретных задач.

При освоении темы необходимо:

• изучить учебный материал по учебному пособию (тема 2.4), можно использовать дополнительную литературу [ 1 - 2];

• акцентировать внимание на основных критериальных уравнениях конвективного теплообмена, критериях подобия, определяющих параметрах;

• выполнить лабораторную раббту по теме «Исследование теплоотдачи от нагретой трубы к воздуху в условиях свободной конвекции»;

• решить задачи по теме «Частные случаи конвективного теплообмена»;

• ответить на контрольные вопросы:

1. Как влияет свободная конвекция на теплоотдачу при ламинарном движении жидкости, с помощью какого критерия подобия она учитывается в уравнении?

2. Какие уравнения подобия рекомендуются при ламинарном движении жидкости?

3. Как учитывается направление теплового потока в критериальном уравнении?

4. Какие уравнения подобия рекомендуются при турбулентном движении жидкости?

5. Чем отличается теплоотдача в изогнутых трубах-змеевиках?

6. Какие уравнения подобия рекомендуются при движении жидкости вдоль пластины?

7. Описать три характерных случая омывания одиночной трубы при поперечном движении жидкости.

8. Чем отличается процесс теплоотдачи для одиночной трубы при поперечном движении жидкости?

9. Какие уравнения подобия рекомендуются для одиночной трубы при поперечном движении жидкости?

10. Как определить коэффициент теплоотдачи, если поток жидкости, омывающий.одиночную трубу, не перпендикулярен оси трубы?

11. Какие пучки труб применяются в технике, какими параметрами они характеризуются?

12. Описать подробно характер омывания пучков труб при поперечном движении жидкости. -

13. Какие уравнения подобия рекомендуются для пучков труб при поперечном движении жидкости?

14. Как определяется средний коэффициент теплоотдачи для пучка труб?

15. Особенности теплоотдачи жидких металлов.;< • ■*•'■"■■

16. Уравнение подобия теплоотдачи для жидких металлов.

17. Описать механизм возникновения свободного потока жидкости.

18. Описать характерную картину свободного движения жидкости у вертикальной стенки.

19. Какими уравнениями подобия описывается теплоотдача при свободном движении жидкости?

20. Как определяется коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции в ограниченном пространстве?

21. При каких условиях возникают процессы кипения жидкости и конденсации пара?

22. Где образуются пузырьки пара?

23. Какое кипение называется пузырьковым и пленочным?

24. Какой момент кипения называется критическим?;^!

25. Какие уравнения рекомендуются для определения коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости?

26. Какие различают виды конденсации?,.

27. При каком виде конденсации коэффициент теплоотдачи больше и почему?

28. От чего зависит коэффициент теплоотдачи при конденсации?

29. Написать уравнения теплоотдачи для вертикальной и горизонтальной стенок при конденсации пара.

30. Как определяется масса образовавшегося конденсата? ,.-...

31. Как влияет направление движения пара на теплоотдачу?.,д

32. Как влияет на теплоотдачу расположение поверхности трубы при конденсации?
3 3. Как влияют примеси таза; на теплоотдачу при конденсации?

' выполнить тест по теме «Частные случаи конвективного теплообмена».

Тема 5. Лучистый теплообмен

Цель: получить знания о процессах и законах лучистого теплообмена. Учебные вопросы:

1. Основные понятия лучистого теплообмена.

2. Законы лучистого теплообмена.

3. Лучистый теплообмен между твердыми телами (параллельными пластинами, телом и оболочкой, телом и экранами).

4. Особенности излучения газов.
Изучив данную тему, студент должен:
иметь представление:

• о процессах и механизмах лучистого теплообмена, об абсолютно черном, белом и
прозрачном телах, о степени черноты и серых телах;

знать:

• основные понятия и законы лучистого теплообмена, особенности излучения твердых
тел и газов;

уметь:

• использовать законы лучистого теплообмена на практике;

владеть навыками:

- -

• расчета процессов лучистого теплообмена при решении конкретных задач.
При освоении темы необходимо:

• изучить учебный материал по учебному пособию (тема 2.5), можно использовать дополнительную литературу [1-4]; •

• акцентировать внимание на основных понятиях и законах лучистого теплообмена, формулах для расчета теплообмена между твердыми телами;

• решить задачи по теме «Лучистый теплообмен»; 12

• ответить на контрольные вопросы:

1. Каковы основные особенности лучистого теплообмена?

2. На какие части делится энергия падающего на тело потока излучения?

3. Какие тела называются абсолютно черным, абсолютно бельм и абсолютно прозрачным? Для чего нужны понятия абсолютных тел?

4. Как определяется поверхностная плотность потока интегрального излучения?

5. Как определяется интенсивность излучения?

6. В чем сущность законов Планка и Вина?

7. Каково практическое применение закона Вина?

8. В чем сущность закона Стефана - Больцмана?

9. В чем сущность закона Кирхгофа?

10. Закон Ламберта. Для каких тел он применим?

11. Что такое степень черноты? От каких факторов она зависит?

12. Лучистый теплообмен между двумя параллельными пластинами.

13. Теплообмен излучением, когда одно тело находится внутри другого.

14. Уравнение лучистого теплообмена для произвольно расположенных тел.

15. Назначение экранов при лучистом теплообмене (приведите примеры).

16. Как приблизительно изменится количество излучаемой энергии при установке двух экранов?

17. Какие газы обладают способностью излучать?

18. В чем заключаются основные особенности излучения газов?

19. От чего зависит степень черноты излучающего газа?

20. Как определяется плотность потока излучения от газа к окружающим его поверхностям теплообмена?

• выполнить тест по теме «Лучистый теплообмен».

Дата добавления: 2014-01-04