Теплопередача, или теплообмен, - это учение о самопроизвольных необратимых процессах переноса теплоты в пространстве. <...> Конвекция теплоты – перенос теплоты макротелами, то есть перенос теплоты вместе с перемещающейся средой из области с большей температурой в область с меньшей температурой. <...> Конвекция теплоты может происходить только в движущихся средах (жидкостях и газах). <...> Совместный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом. <...> Совместный перенос теплоты теплопроводностью и излучением называется радиационно–кондуктивным теплообменом. <...> Совместный перенос теплоты конвекцией и излучением называется радиационно–конвективным теплообменом. <...> Теплообмен между движущейся средой и поверхностью твердого тела называется конвективной теплоотдачей, или просто теплоотдачей, а передача теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку называется теплопередачей. <...> Температурный градиент Точки тела, имеющие одинаковую температуру, образуют поверхности равных температур, которые называются изотермическими поверхностями. <...> Линии пересечения изотермических поверхностей с плоскостью образуют на этой плоскости семейство кривых, которые называются изотермами (линии постоянных температур). <...> Плотность теплового потока Необходимым условием распространения теплоты в теле, в том числе и теплопроводностью, является наличие разности температур в различных точках тела, то есть наличие градиента температуры. <...> Тепловой поток - это количество теплоты, проходящей в единицу времени через изотермическую поверхность dF. <...> ностной плотностью теплового потока (вектором плотности теплового потока). <...> Тепловой поток через изотермическую поверхность F определяется из выражения Q & =∫ F qdF& = - ∫ ∫ ∂ ∂ F n dFt ∫ ∂ ∂ , Вт, а количество теплоты, прошедшей за промежуток времени F ndFdt изотермическую поверхность F - из выражения Q = - , Дж. <...> Выделим в рассматриваемом теле элементарный <...>
Теплопередача._Учебное_пособие.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
Д.Г. Амирханов
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2008
Стр.1
УДК 621.1.016 (075.8)
ББК 31.31
Теплопередача: учебное пособие/ Д.Г. Амирханов; Казан. гос.
технол. ун-т, Казань, 2008, 119 с.
ISBN 978-5-7882-0611-0
В доступной и краткой форме изложены основные положения
учения об элементарных видах переноса теплоты – теплопроводностью,
конвекцией и излучением.
Предназначено для студентов механических специальностей
всех форм обучения, а также для студентов не механических специальностей,
изучающих дисциплину «Теплопередача».
Подготовлено на кафедре теоретических основ теплотехники
КГТУ.
Ил. 44. Библиогр.: 10 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета.
Рецензенты: зав. каф. технологии КФЭИ, д-р.техн.
наук, профессор Ю.И.Азимов,
к-т.техн.наук, доцент каф. теплогазоснабжения
и вентиляции КГАСУ
З.Х.Хамалеев
ISBN 978-5-7882-0611-0
Казанский государственный
технологический университет,
2008
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
1.1. Температурное поле
1.2. Температурный градиент
1.3. Закон Фурье. Плотность теплового потока
1.4. Коэффициент теплопроводности
1.5. Дифференциальное уравнение теплопроводности
1.6. Условия однозначности
2. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ
РЕЖИМЕ
2.1. Теплопроводность однослойной плоской стенки
2.2. Теплопроводность многослойной плоской стенки
2.3. Теплопроводность однослойной цилиндрической
стенки
2.4. Теплопроводность многослойной цилиндрической
стенки
3. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
3.1. Теплопередача через однослойную, плоскую стенку
3.4. Теплопередача через многослойную цилиндрическую
стенку
3.5. Интенсификация теплопередачи
3.6. Тепловая изоляция
4. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
4.1. Основные положения
4.2. Дифференциальные уравнения конвективного
теплообмена
4.2.1. Уравнение энергии
4.2.2. Уравнения движения
4.2.3. Уравнение неразрывности
4.3. Условия однозначности
4.4. Динамический и тепловой пограничные слои
117
3
4
6
6
7
8
9
10
13
15
15
17
18
21
23
23
3.2. Теплопередача через многослойную плоскую стенку 25
3.3. Теплопередача через однослойную цилиндрическую
стенку
26
28
29
30
34
34
36
37
39
41
43
43
Стр.117
4.4.1. Динамический пограничный слой
4.4.2. Тепловой пограничный слой
5. ТЕОРИЯ ПОДОБИЯ
5.1. Основные положения
5.2. Понятие о подобии физических величин
5.3. Числа подобия
5.4. Уравнения подобия
5.5. Теоремы теории подобия
5.6. Получение уравнения подобия
(обработка результатов эксперимента)
5.7. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости
в трубах
5.8. Теплообмен при поперечном обтекании одиночной
трубы
6.1. Теплоотдача при свободном движении жидкости в
большом объеме
6.2. Теплоотдача при свободном движении жидкости в
ограниченном пространстве
7. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ФАЗОВЫХ
ПРЕВРАЩЕНИЯХ
7.1 Теплообмен при конденсации чистого пара
7.1.1 Основные положения
7.1.2. Теплообмен при пленочной конденсации
неподвижного пара на вертикальной поверхности и
ламинарном течении конденсата
7.2. Теплообмен при кипении жидкости
7.2.1 Основные положения
7.2.2. Микрохарактеристики кипения
7.2.3. Режимные параметры кипения
7.2.4. Теплоотдача при пузырьковом кипении
жидкости в условиях свободного движения
8. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ
8.1. Основные положения
8.2. Законы теплового излучения
118
43
49
50
50
50
53
55
56
58
59
61
5.9. Теплообмен при поперечном обтекании пучков труб 63
6. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ СВОБОДНОМ
ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ
66
66
68
71
71
71
74
81
81
83
86
88
90
90
95
Стр.118
8.3. Теплообмен излучением между твердыми телами
8.3.1. Параллельные пластины
8.3.2. Тело и оболочка
8.3.3. Экраны
8.4. Излучение газов
8.5. Лучистый теплообмен между газовой
средой и оболочкой
Заключение
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ОГЛАВЛЕНИЕ
99
101
103
106
108
111
115
116
117
119
Стр.119