Презентация на тему Теплотехника. Основы теплопередачи

в среде с неоднородным распределением температур или между телами,

определение температурного поля в телах, расчет интенсивности теплопередачи в элементах энергоустановок (теплообменниках)

Предмет изучения

Цель изучения

Дисциплина «Теплопередача»

– совокупность значений температур в каждой точке тела (или

Основные понятия теории теплопередачи

температуры по нормали к изотермической поверхности и направленный в

Основные понятия теории теплопередачи

единицу времени от более «нагретого» к менее «нагретому» телу,

Основные понятия теории теплопередачи

котором перенос энергии в форме теплоты в неравномерно нагретой

Установлено опытным путем, что количество переносимой теплоты зависит: от физической природы тела (теплопроводность), геометрии (толщина стенки, площади поперечного сечения), разности температур, длительности процесса (времени!): Q=ƒ (δ, S, λ, ΔT, τ) , Дж.

Основной закон теплопроводности (гипотеза Био-Фурье) :

Вт/м2.

где λ - коэффициент теплопроводности.

счет перемещения массы неравномерно нагретой жидкой или газообразной среды.

Конвективный теплообмен – результат совместного действия и теплопроводности и конвекции в одной и той же среде

Теплоотдача (конвективная теплоотдача) - конвективный теплообмен между твердой поверхностью и окружающей средой (жидкостью или газом).

между твердой поверхностью и окружающей средой (жидкостью или газом).
Установлено

Основной закон теплоотдачи (Ньютона-Римана) -
плотность теплового потока на границе жидкости (газа) и твердой поверхности пропорциональна разности их температур:

где a-коэффициент теплоотдачи;
tw-температура поверхности; tf -температура жидкости или газа.

случаев теплоотдачи

потока

где
- термические сопротивления


- полное термическое

теплового потока
где


Температуры поверхностей и на границах

- суммарное термическое сопротивление многослойной стенки

где n – количество слоев

теплового потока

где

-полное линейное термическое сопротивление

плотность теплового потока

где
-суммарное линейное термическое сопротивление


Температуры

слой материала с низким коэффициентом теплопроводности на теплопередающей поверхности.
Назначение

подобия.



Подобными являются процессы,
имеющие одинаковую физическую природу

Критерии и числа подобия – безразмерные комплексы, составленные из размерных физических величин, характерных для рассматриваемого процесса.
Критерии подобия формируются из заранее известных (определяющих) величин.
Числа подобия формируются из искомых (определяемых) величин.

конвективного теплообмена




Число Нуссельта - безразмерный коэффициент теплоотдачи.

2.Критерий Рейнольдса

,

3.Критерий Прандтля характеризует подобие свойств текучей среды (соотношение вязкостных и инерционных тепловых свойств

4. Критерий Грасгоффа - характеризует подобие сил при свободном движении неизотермического потока: соотношение между подъемной силой единицы объема, возникающей вследствие разности плотностей, и силой вязкости.

течение внутри трубы круглого сечения

Свободное движение
у горизонтальной трубы:

у вертикальной поверхности

Поперечное обтекание одиночной трубы:

излучения к площади поверхности для всего диапазона длин волн.

Поверхностная плотность потока монохроматического излучения -отношение потока излучения к площади поверхности и величине интервала длин волн.

Излучение - вид теплопередачи в пространстве, обусловленный переносом энергии с помощью электромагнитных волн.

Излучение

– это совместные процессы взаимного испускания, поглощения, отражения и

поглощения
- коэффициент пропускания

абсолютно черным телам, у которых поток падающего излучения равен

и для термодинамического равновесия системы, когда

и

С0 =3.108 м/с-скорость света в вакууме;
2-ая константа излучения;
Вт*м2
1-ая

, м.К -

Закон М. Планка (1900 г.) устанавливает зависимость плотности потока собственного монохроматического излучения от длины волны и абсолютной температуры для абсолютно черного тела:

(k =1,38.10–23 Дж/К. – постоянная Больцмана)

волны при постоянной температуре соответствует свое значение
2.С повышением

3. Спектральная плотность потока излучения имеет максимум на каждой температуре, соответствующий определенной длине волны.

4.Максимальная плотность потока излучения с повышением температуры смещается в сторону более коротких волн (закон смещения Вина).

черного тела от абсолютной температуры и от физической природы

Закон Стефана-Больцмана

.

- постоянная Стефана-Больцмана

- коэффициент интегрального излучения

где

Плотность потока интегрального излучения по всем направлениям пропорциональна 4-степени абсолютной температуры.

- коэффициент интегрального излучения абсолютно черного тела


где


приведенный коэффициент интегрального

с1 и с2 – коэффициенты интегрального излучения 2-х «серых» тел.

– вещество, обладающее внутренней энергией и способное отдавать или

Теплообменные аппараты

«холодный» «теплоносители» при одновременном их протекании
непосредственный контакт и смешение

периодический нагрев и охлаждение одной и той же поверхности (регенераторы, воздухонагреватели)

Рекуперативные

Контактные

Регенеративные

Классификация по принципу действия

разделяющую горячий» и «холодный» «теплоносители»

- Трубный пучок; 3 –Трубные решетки;

Устройство кожухотрубного теплообменного аппарата

теплового потока.
Исходные данные:
Тепловой поток (тепловая нагрузка),

Конструкторский расчет рекуперативных теплообменных аппаратов

G1 и G2

расчет
и уравнение теплопередачи:

рекуперативном теплообменнике обратно пропорционально их полным расходным теплоемкостям

схемы
Конструкторский расчет

схемы
Конструкторский расчет

Большее изменение температур имеет место для теплоносителя с меньшей

Большее изменение температур имеет место для теплоносителя с меньшей

теплота передаётся через стенку, разделяющую горячий» и «холодный» «теплоносители»

В

Уравнение теплопередачи

- для всей поверхности
- средний коэффициент

где

- средний температурный напор

- площадь теплопередающей поверхности

температурного напора аналитическим путем
или:
Температурный напор уменьшается вдоль поверхности теплообмена

температурный напор уменьшается вдоль поверхности теплообмена по экспоненциальному закону.
При

Закон изменения температурного напора для противоточной схемы