семестр

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине «ТЕПЛОМАССООБМЕН»

семестр

№ п/п	Номер раздела	Тема лекции и перечень дидактических единиц	Трудоемкость, часов
		Тема 1.1. Способы передачи теплоты Способы тепло- и массопереноса: теплопроводность, конвекция, излучение, диффузия. Феноменологический метод изучения явлений тепло- и массообмена. Понятие «жидкость» в теории теплообмена. Тема 1.2. Количественные характеристики переноса теплоты Тепловой поток. Плотность теплового потока для плоских стенок и линейная плотность теплового потока для цилиндрических стенок. Их размерность и дифференциальная форма записи.

Тема 2.1. Основной закон теплопроводности Основные понятия: температурное поле, изотермическая поверхность, градиент температуры, вектор плотности теплового потока. Закон Фурье. Тема 2.2. Коэффициент теплопроводности Коэффициент теплопроводности газов, жидкостей и твёрдых тел, его физический смысл. Зависимость от температуры, давления и влажности материала.

Тема 2.3. Перенос теплоты теплопроводностью при стационарном режиме Однородная плоская стенка. Многослойная стенка. Термическое и полное термическое сопротивление плоской (многослойной) стенки. Контактное термическое сопротивление.

Тема 2.3. (продолжение) Цилиндрическая стенка. Многослойная цилиндрическая стенка. Линейное термическое и полное термическое сопротивление цилиндрической (многослойной) стенки. Шаровая стенка.

Тема 3.1. Основной закон конвективного теплообмена Теплоотдача. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Естественная и вынужденная конвекция. Термический коэффициент объемного расширения. Тема 3.2. Система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена Уравнение энергии, движения, сплошности (неразрывности). Краевые условия или условия однозначности: геометрические, начальные, физические и граничные условия.

Тема 3.2. (продолжение) Перевод в безразмерный вид. Основные критерии подобия: Нуссельта, Рейнольдса, Пекле, Прандтля, Грасгофа, Фурье.

Тема 3.3. Определяющий размер, определяющая температура. Выбор определяющего размера и температуры для различных случаев движения жидкости. Тема 3.4. Пограничный слой Гидродинамический и тепловой пограничные слои. Влияние его на теплообмен. Локальный коэффициент теплоотдачи при продольном обтекании пластины и при течении жидкости в трубе.

Тема 3.5. Понятие о методе анализа размерностей и теории подобия Три теоремы подобия. Пи-теорема. Физический смысл безразмерных параметров (комплексов).

Тема 4.1. Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя Продольное обтекание пластины. Обтекание шара. Поперечное обтекание одиночной трубы и пучка труб. Течение теплоносителя внутри труб. Тема 4.2. Теплоотдача при естественной конвекции Эмпирические зависимости. Теплообмен в узких глухих каналах.

ИТОГО в 4 семестре:

6 семестр

Тема 4.3. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния вещества Теплоотдача при кипении. Пленочный и пузырьковый режим. Кризис теплообмена при кипении. Теплоотдача при конденсации. Пленочная и капельная конденсация. Ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи.

Тема 5.1. Описание процесса и основные определения Классификация излучения по длинам волн. Коэффициент поглощения, отражения, пропускания. Абсолютно черное, белое, прозрачное тело. Эффективное излучение. Закон Вина, Стефана-Больцмана, Кирхгофа. Степень черноты тела.

Тема 5.2. Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде Формулы для определения теплового потока и плотности теплового потока между телами. Приведенная степень черноты. Коэффициент облученности тела.

Тема 5.3. Использование экранов для защиты от излучения Оценка эффективности экрана. Основные расчетные зависимости. Тема 5.4. Особенности излучения газов и паров Излучение СО2 и паров Н2О. Определение степени черноты газа.

Тема 6.1. Сложный теплообмен Конвективная и лучистая составляющие суммарного коэффициента теплоотдачи. Тема 6.2. Теплопередача между двумя жидкостями через разделяющую стенку Уравнение теплопередачи. Термическое сопротивление теплоотдачи и теплопередачи. Коэффициент теплопередачи для плоской и цилиндрической стенки.

Тема 6.3. Интенсификация теплопередачи Способы увеличения теплового потока. Коэффициент оребрения. Тема 6.4. Тепловая изоляция Теплоизоляторы. Выбор теплоизолятора для трубопровода. Критический диаметр тепловой изоляции.

Тема 7.1. Типы теплообменных аппаратов Использование различных типов теплообменных аппаратов на практике. Тема 7.2. Расчетные уравнения Уравнение теплового баланса. Уравнение теплопередачи. Среднелогарифмический температурный напор. Водяной эквивалент.

Тема 8.1. Дифференциальные уравнения нестационарной теплопроводности Уравнения в прямоугольных и цилиндрических координатах. Граничные условия 1, 2, 3 рода. Условие сопряжения. Критерий Био. Тема 8.2. Нагревание и охлаждение плоской (цилиндрической) стенки. Математическая постановка задачи в размерном и безразмерном виде. Методы решения поставленной задачи – метод конечных разностей, метод разделения переменных.

Тема 9.1. Общие понятия и определения Диффузия. Поток массы. Коэффициент диффузии. Закон Фика. Термодиффузия. Тема 9.2. Уравнение массообмена для бинарной смеси. Дифференциальное уравнение массообмена. Второй закон Фика. Тема 9.3. Аналогия тепло-и массообмена. Критерий Стантона. Параметр проницаемости.