Основные условные обозначения. Термодинамика и теплопередача

Термодинамика и теплопередача.

Учебное пособие

Раздел III. Теплопередача

Санкт – Петербург

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения, сокращения, используемые индексы…..5

Предисловие…………………………………………………………………….8

Введение……………………………………………………………………….10

Раздел III

Теплопередача

Тема 9. Основные положения. Теплопроводность тел при стационарном режиме

9.1. Основные задачи теории теплообмена. Виды переноса тепла.……….13

9.2. Температурное поле. Градиент температуры...………………...………15

9.3. Тепловой поток. Плотность теплового потока. Закон Фурье…………17

9.3.1. Тепловой поток.....……….……………………………………………...17

9.3.2. Закон Фурье …...........................................................................................18

9.3.3. Коэффициент теплопроводности…………. …………………………..18

9.4. Дифференциальное уравнение теплопроводности……………………..20

9.5. Теплопроводность плоской однослойной стенки………………………23

9.6. Теплопроводность плоской многослойной стенки……………………..24

9.7. Теплопроводность цилиндрической однослойной стенки………..…....28

9.8.Теплопроводность цилиндрической многослойной стенки………..…...32

9.9. Контактное тепловое сопротивление……………………….……..…….34

9.10. Теплопроводность тел с внутренними источниками тепла…………..37

Примеры решения задач…………………………………………………..…..39

Проверьте, как Вы усвоили материал………………………………………..45

Тема 10. Теплообмен конвекцией. Конвективный теплообмен

10.1. Физические основы процесса………………….……………………….47

10.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена..……....51

10.3. Основы теории подобия процессов теплообмена……….…………....54

10.3.1. Основные понятия и определения теории подобия……………….....54

10.3.2. Применение теории подобия к теплопередаче…………………….....56

10.3.3. Критерии подобия процессов конвективного теплообмена………...57

10.3.4. Теория подобия ………………………………………………….…….60

10.4.Моделирование физических явлений …………………………………62

10.5. Определяющая температура ……………………………………………65

10.6. Конвективный теплообмен при вынужденном внешнем обтекании тел…………………………………………………………………………………….66

10.6.1. Картина процесса. ……………………………………………………66

10.6.2. Плотность теплового потока и уравнения подобия…………………68

10.6.3. Особенности теплоотдачи при обтекании криволинейных поверхностей………………………………………………………………………..70

10.6.4. Теплоотдача с боковой поверхности вращающегося диска………..72

10.7. Конвективный теплообмен при вынужденном течении в каналах….73

10.7.1. Особенности теплоотдачи в каналах………………………………...73

10.7.2. Плотность теплового потока; уравнения подобия………………….75

10.8. Теплопередача…………………………………………………………..76

Примеры решения задач……………………………………………………...83

Проверьте, как Вы усвоили материал……………………………………….88

Тема 11. Теплообмен излучением

11.1. Основные понятия ……………………………………….………..…... 89

11.2. Закон Стефана-Больцмана... ………………..……………………….....93

11.3. Закон Кирхгофа...……………………………….……….………...........94

11.4. Защитные экраны………………………………………..……………...95

11.5. Теплообмен в замкнутой полости………………………………...........97

11.6. Излучение газов и паров..........................................................................98

11.7. Излучение пламени………………………………………………..…....99

11.8. Расчёты при лучистом теплообмене……………..………………..…101

11.9. Лучисто-конвективный теплообмен………………….........................102

Примеры решения задач……………………………………………………103

Проверьте, как Вы усвоили материал……………………………………..109

Тема 12. Теплообменные аппараты

12.1. Основные типы теплообменных аппаратов…………………………111

12.2. Анализ процесса в рекуперативном теплообменном аппарате……113

12.3. Эффективность теплообменника и способы её повышения………..123

Примеры решения задач……………………………………………………130

Проверьте, как Вы усвоили материал……………………………………..137

Тема 13. Методы тепловой защиты

13.1. Конвективное охлаждение……………………………………………138

13.2. Пористое охлаждение…………………………………………………142

13.3. Заградительное (плёночное) охлаждение……………………………147

13.4. Тугоплавкие теплозащитные покрытия……………………………...150

13.5. Уносимые теплозащитные покрытия………………………………..152

13.6. Применение методов тепловой защиты в охлаждении лопаток

газовых турбин ГТД…………………………………………………………154

Проверьте, как Вы усвоили материал……………………………………...158

Заключение………………………………………………………………….161

Список использованной литературы……………………..………………..161

Приложение П.1. ………………………………..…………………….……..163

Приложение П.2. ……………………………………………………….……172

Приложение П.3. …………………………..…………………………….…..173

Приложение П.4. …………………………..…………………………….…..174

Приложение П.5. …………………………..…………………………….…..175

Основные условные обозначения

grad t – градиент температуры, К/м;

Q – тепловой поток, Вт;

– плотность теплового потока, Вт/

– плотность теплового потока на единицу длины, Вт/м;

– мощность внутренних источников тепла, Вт/ ;

– лучистая плотность теплового потока, Вт/ ;

– конвективная плотность теплового потока, Вт/

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м · К); длина волны, м;

α – коэффициент температуропроводности, ;

δ – толщина стенки, м;

– частное термическое сопротивление теплопроводности,

– общее термическое сопротивление, ;

– контактное тепловое сопротивление,

r – радиус, м;

d – диаметр, м;

l – длина трубы, м;

F – площадь поверхности, площадь проходного сечения, ;

E – плотность потока излучения, Вт/ ;

– плотность потока излучения абсолютно чёрного тела, Вт/

· ) – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела;

– степень черноты тела ;

– приведённая степень черноты;

= 5,67· – постоянная излучения абсолютно чёрного тела;

C – коэффициент излучения серого тела (С = 0.. 5,67);

b = 2,9· – постоянная Вина;

θ – относительная глубина охлаждения;

Α – коэффициент теплоотдачи,

– безразмерный коэффициент теплоотдачи;

к – коэффициент теплопередачи, ;

– величина поправочного коэффициента для определения среднего температурного напора;

– лучистая скорость теплового потока, Вт/

– конвективная плотность теплового потока, Вт/

G – расход теплоносителя (газа, жидкости), ;

–удельная теплота при постоянном давлении, ;

W = C_P G - водяной эквивалент, Вт/К;

G_РЕГ – степень регенерации, %;

t – температура, °C;

T – температура, °К;

τ – время, с;

δt – изменение температуры жидкости в направлении её движения, °C;

Ѳ – относительная глубина охлаждения;

В – параметр проницаемости;

– коэффициент формы;

– коэффициент эффективности оребрённой поверхности;

µ – коэффициент динамической вязкости, Па·с;

υ – коэффициент кинематической вязкости, ;

β – температурный коэффициент изменения теплопроводности, 1/к;

Nu – критерий Нуссельта;

Pe – критерий Пекле;

Re – критерий Рейнольдса;

M – критерий Маха;

Pr – критерий Прандтля;

idem – условие, обозначающее численно одинаковые значения;