 |
Міністерство освіти і науки України
|
|
|
|
Міністерство освіти і науки України
ДВНЗ «Криворізький національний університет»
Кафедра теплоенергетики
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ навчальної дисципліни
«Тепломасообмін»
ГАЛУЗЬ ЗНАНЬ 0506 «Енергетика та енергетичне машинобудування»
НАПРЯМ ПІДГОТОВКИ 6. 050601 «Теплоенергетика»
КВАЛІФІКАЦІЯ Бакалавр енергетики
розробник
д. т. н., проф. Замицький О. В.
Конспект лекцій затверджений на засіданні кафедри теплоенергетики,
протокол № від 20 р.
Зав. кафедрою теплоенергетики
д. т. н., проф. Замицький О. В.
 |
Кривий Ріг – 2016 р.
ВВЕДЕНИЕ
Теплообменом называется наука о процессах переноса тепла.
Различают три вида теплообмена: 1 – теплопроводность; 2 – конвекция; 3 – тепловое излучение.
Теплопроводностью называется явление переноса тепловой энергии путем непосредственного соприкосновения между частицами тепла;
Конвекцией называется явление переноса тепла путем перемещения и перемешивания между собой части жидкости или газа;
Тепловым излучением или лучеиспусканием называется явление переноса энергии подобно свету в виде электромагнитных волн.
В целом перенос тепла от горячих газов к холодному воздуху через разделяющую их стенку представляет собой сложный процесс называемый теплопередачей.
1. Теплопроводность
Теплопроводностью называется процесс распространения тепла путем непосредственного соприкосновения между частицами с различной температурой. В чистом виде этот процесс возможен лишь в однородных твердых телах.
|
|
|
Степень нагретости или тепловое состояние тела характеризуется температурой. При наличии теплопроводности температур различных частей тела различна, но от точки к точке она меняется непрерывно.
1. 1. Температурные поля
Совокупность всех значений температуры в теле называется температурным полем.
Температура в теле может изменятся в направлении одной, двух и трех координатных осей. В соответствии с этим она называется одно-, двух- и трех- мерным.
Если температурное поле меняется во времени, то оно называется неустановившемся или нестационарным или же не меняется – установившемся или стационарным. В дальнейшем мы будем рассматривать лишь стационарные и одномерные температурные поля.
Температурное поле – это совокупность значений температуры во всех точках изучаемого пространства для каждого момента времени.
- уравнение представляет математическое описание температурного поля.
Для стационарного поля
; 
,
т. е. температура в каждой точке с течением времени не изменяется, поле пространственное, т. к. температура функция трех координат.
Двухмерное поле:
; 
;
Одномерное:
; 
;
Одномерное стационарное поле:
; 
;
При любом температурном поле в теле всегда имеются «частици» с одинаковой температурой. Если такие частици мысленно соединить, то получим изотермические поверхности, которые или замыкаются на себя или кончаются на границах тела и между собой не пересекаются. Следовательно, температура в теле изменяется лишь в направлении, пересекающем изотермы. При этом наиболее сильное изменение получается в направлении нормам к изотермам, рис. 1. 1.
Рис. 1. 1. Изотермы
1. 2. Температурный градиент
Предел отношения изменения температур 
между соседними изотермами к расстоянию между ними по нормам 
называется температурным градиентом и обозначается: grad t
|
|
|
, К/м
Положительным направлением температурного градиента считается направление в сторону возрастания температуры. Его значение взятое с обратным знаком, называется падением температуры.
Самостоятельно тепловая энергия переносится только в сторону убывания температуры рис. 1. 2.
Рис. 1. 2. Температурный градиент
Количество переносимого тепла в единицу времени называется тепловым потоком, Q, 
. Тепловой поток через единицу площади (м2) сечения или поверхности F(м2) называется удельным тепловым потоком или тепловой на? нагрева, или плотностью теплового потока
Вт/м2
|
|
|
