Основные понятия и определения

Программа.

Предмет и задачи теории теплообмена. Значение теплообмена в технологических процессах предприятий питания. Основные понятия и определения теории теплообмена. Теоремы подобия. Виды переноса теплоты (теплопроводность, конвекция, излучение). Критериальные числа и критериальные уравнения теплового подобия. Сложный теплообмен.Массоперенос.

Методические указания. Материал этой темы составляет комплекс определений и понятий, на базе которых излагаются последующие темы раздела. Прежде всего, нужно не забывать, что теплообмен возможен только тогда, когда есть неодинаково нагретые тела или участки тел, то есть движущей силой любого процесса теплообмена является разница температур. Студент должен четко формулировать и понимать такие понятия, как тепловой поток, удельный тепловой поток, температурное поле, изотермическая поверхность, температурный градиент, стационарный и нестационарный режим теплообмена, знать простые и сложные виды теплообмена, массообмен. Важно понимать, что при теплообмене, как и во многих физических процессах, при прямом воздействии – перенос теплоты, имеет противодействие – термическое сопротивление.

Количественная характеристика теплообмена любого вида подчиняется общей закономерности: Плотность теплового потока (удельный тепловой поток) прямопропорциональна разности температур и обратно пропорциональна термическому сопротивлению: .

Различают линейную q_l (Вт/м), поверхностную q_F (Вт/м²), объемную q_v (Вт/м³) плотность теплового потока.

Теплопроводность

Программа.

Физическая сущность теплопроводности. Основной закон теплопроводности (закон Фурье). Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Коэффициент температуропроводности. Условия однозначности.

Теплопроводность плоской однослойной и многослойной стенки при стационарном режиме. Теплопроводность цилиндрической однослойной и многослойной стенки при стационарном режиме.

Методические указания. Физически теплопроводность представляет собой процесс распространения теплоты путем теплового движения микрочастиц (молекул, атомов или электронов) вещества без перемещения, визуально наблюдаемых, самих частиц. В чистом виде теплопроводность имеет место в твердых телах и в неподвижных слоях газа или жидкости (тонких слоях, прилегающих к поверхности твердого тела). Коэффициент теплопроводности – это физическое свойство газа, жидкости или твердого тела которое представляет собой тепловой поток, проходящий через единицу изотермической поверхности при температурном градиенте, который равен единице

,    [ Вт/(м×К) ].                      (3.1)

Конечная цель решения задач стационарной теплопроводности – определение теплоты, проходящей через стенку (между внешними изотермическими поверхностями стенки).

, Дж                           (3.2)

где R – термическое сопротивление стенки (плоской, цилиндрической, однослойной, многослойной).

Для плоской однослойной стенки , многослойной – .

Для цилиндрической однослойной стенки , многослойной – .

Нестационарная теплопроводность описывается дифференциальным уравнением Фурье:

                                (3.3)

где а – коэффициент температуропроводности, характеризующий скорость изменения температуры в теле, то есть степень теплоинерционных свойств тела (определяется по табл.);Ѳ– оператор Лапласа в декартовой системе координат.