Вопросы. 1.1. Дайте объяснение понятий: температурный градиент, изотермическая поверхность, линии тока, плотность теплового потока

1.1. Дайте объяснение понятий: температурный градиент, изотермическая поверхность, линии тока, плотность теплового потока. Почему изотермы в теле не пересекаются?

1.2. Почему в записи закона Фурье фигурирует знак "–". На каком законе базируется вывод дифференциального уравнения теплопроводности? Какой метод используется при этом выводе? Приведите основные допущения, используемые при выводе.

1.3. Перечислите известные Вам методы задания граничных условий и объясните разницу между ними. Как можно задать граничные условия для продукта, размещенного одной плоскостью на стенке испарителя домашнего холодильника.

1.4. Перечислите условия однозначности для процессов теплопроводности, их сущность и отличия. Тождественны ли термины "условия однозначности" и "краевые условия"?

1.5. Везде ли одинакова плотность теплового потока по толщине многослойной плоской и цилиндрической стенок в стационарных условиях и при отсутствии внутренних тепловыделений?

1.6. Всегда ли термическое сопротивление между горячей и холодной жидкостями, разделенными стенкой, больше термического сопротивления самой этой стенки? Объясните, приведя численные примеры.

1.7. Используя справочные данные в [7], [5], [2] и др., выберите материалы с максимальным и минимальным значениями коэффициентов теплопроводности среди металлов, жидкостей, газов. Приведите примеры (с использованием графиков) материалов с увеличением и уменьшением l в зависимости от температуры.

1.8. Изобразите графически распределение температур в двухслойных плоской и цилиндрической стенках для случая в стационарных условиях.

1.9. Используя справочные данные в [2], [5], [7], приведите 3 – 4 наименования теплоизоляционных материалов, используемых в холодильной и криогенной технике. Сравните их l с l воздуха. Почему теплоизоляторы должны быть мелкопористыми?

1.10. Если в однородной цилиндрической стенке исследовать два одинаковых по толщине слоя – внутренний и наружный, то могут ли перепады температур на этих слоях быть одинаковыми?

1.11. В случае теплопередачи от воды к воздуху через разделяющую их металлическую стенку является ли оребрение последней со стороны воздуха более эффективным чем со стороны воды? Поясните ответ числовым примером.

1.12. В чем причина возможного снижения температуры металлического электропровода с постоянными тепловыделениями Фурье после наложения на него слоя теплоизоляции?

1.13. Что такое линейный коэффициент теплопередачи и частные линейные термические сопротивления теплоотдачи и теплопроводности? Приведите их формулы и единицы измерения.

1.14. Может ли увеличиваться тепловой поток через цилиндрическую стенку вследствие увеличения ее толщины (диаметра), если при этом сохраняется постоянными температура внутреннего слоя стенки, температура и коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к окружающей среде?

1.15. Можно ли рассчитать критический диаметр цилиндрической стенки, не учитывая условия теплообмена ее наружной поверхности с окружающей средой?

1.16. Что характеризует собой коэффициент температуропроводности? Выведите единицу его измерения, используя дифференциальное уравнение теплопроводности, а также его связь с l, с и r.

1.17. Пренебрегая частным термическим сопротивлением теплопроводности плоской стенки, покажите аналитическим путем, что коэффициент теплопередачи всегда меньше меньшего коэффициента теплоотдачи.

1.18. Опишите возможные пути интенсификации теплопередачи.

1.19. Объясните смысл применения оребрения. Что такое коэффициент эффективности ребра и от чего он зависит?

1.20. Приведите графическую, физическую и математическую интерпретацию понятия "критический диаметр изоляции цилиндрической стенки".

1.21. Почему при одинаковых условиях скорость охлаждения сферы больше скорости охлаждения бесконечно длинного цилиндра с таким же радиусом?

1.22. Объясните физический смысл критериев Био и Фурье и докажите, что они имеют нулевую размерность.

1.23. Объясните физический смысл критерия Био и его отличие от критерия Нуссельта.

1.24. Какой физический смысл имеет коэффициент температуропроводности? Объясните, почему на входных дверях ручки с наружной стороны изготавливают из пластмассы либо древесины?

1.25. Что такое регулярный режим охлаждения?

1.26. Как определить количество тепла, отдаваемого телом в процессе охлаждения?

1.27. Объясните значение теории регулярного режима для определения теплофизических характеристик материалов и кратко опишите один из экспериментальных методов.

1.28. В чем преимущества безразмерных уравнений, описывающих процессы нестационарной теплопроводности, по сравнению с размерными.

1.29. Как влияет на скорость охлаждения тела коэффициент теплоотдачи?

1.30. Объясните, почему при одинаковых условиях вода охлаждается медленнее чем воздух?

1.31. Приведите числовые значения физических параметров воды и воздуха (при °С), существенных для конвективного теплообмена. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?

1.32. Выведите дифференциальное уравнение теплообмена. Опишите особенности течения и переноса теплоты в пограничном пристенном слое жидкости.

1.33. Приведите в форме графика и опишите распределение температур и скоростей в пограничном слое при продольном вынужденном омывании пластины.

1.34. Опишите и изобразите графически распределение скоростей в пограничном слое при естественной конвекции около вертикальной пластины.

1.35. Сформулируйте условия подобия физических процессов и опишите значения теории подобия в экспериментальных исследованиях.

1.36. Чем принципиально отличаются критерии определяющие от определяемых? Приведите примеры.

1.37. Опишите черты общности и отличий критериев Нуссельта и Био.

1.38. Что общего между критериями Рейнольдса и Грасгофа? Чем они отличаются?

1.39. Что такое определяющий геометрический размер и определяющая температура? Приведите примеры и задания индексацией, дайте объяснения.

1.40. Опишите влияние формы и размеров тела на интенсивность теплоотдачи при естественной конвекции в большом объеме. В чем специфика теплоотдачи от тонких проволочек?

1.41. Опишите и изобразите графически распределение скоростей по сечению вертикальной трубы для вязкостного и вязкостно-гравитационного подрежимов ламинарного режима течения жидкости с ее подогревом.

1.42. По какой формуле подсчитывается плотность теплового потока через горизонтальную плоскую щель, заполненную воздухом, если температура верхней поверхности выше чем нижней?

1.43. Чем можно объяснить интенсификацию теплоотдачи в изогнутых трубах и каналах? Как изгиб учитывается в расчетах?

1.44. Как рассчитывается коэффициент теплоотдачи в трубах некруглого поперечного сечения? Определите эквивалентный диаметр для теплообменника типа "труба в трубе".

1.45. Сравните значения коэффициентов теплоотдачи при естественной конвекции для трубы с соотношением при ее горизонтальном и вертикальном расположении.

1.46. Сравните a для вертикальной пластины размером a´b () при естественной конвекции в случае ее расположения на короткой и длинной стороне относительно горизонта.

1.47. Почему критерий Грассгофа не входит в критериальные уравнения описывающие теплообмен при турбулентном течении?

1.48. Объясните причины отрыва пограничного слоя от поверхности трубы в случае ее поперечного омывания при . Что такое угол атаки и как он влияет на интенсивность теплообмена?