Теоретические основы теплотехники, Тепломассообмен, Видии Ю.В., Казаков Р.В., Колосов В.В., 2015

Теоретические основы теплотехники, Тепломассообмен, Видии Ю.В., Казаков Р.В., Колосов В.В., 2015.
        
   Изложены основные разделы теории тепломассообмена: стационарная и нестационарная теплопроводность, тепломассообмен в капиллярно-пористых телах и при мелкодисперсном распиливании жидкости, конвективный теплообмен в сплошной среде и при изменении агрегатного состояния. Рассмотрены методики определения интенсивности теплоотдачи в нестационарных условиях, неньютоновских жидкостях, акустическом поле и на поверхностях вращающихся тел. Дан расчет рекуперативных теплообменных аппаратов, численного моделирования процессов прогрева многослойных конструкций лучисто-конвективным теплом.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника». Может быть полезно аспирантам и инженерам теплоэнергетических специальностей.




Допущения аналитической теории теплопроводности.
Согласно воззрениям современной физики, теплопроводность - это молекулярный или электронный процесс переноса тепла. В газах он осуществляется путем диффузии атомов и молекул, в жидкостях и твердых телах-диэлектриках - за счет упругих волн (хаотические колебания молекул).

В металлах перенос энергии происходит как за счет упругих волн, так п диффузии свободных электронов. Таким образом, современная физика считает любое тело состоящим из мельчайших частиц. Однако аналитическая теория теплопроводности рассматривает вещество не как совокупность дискретных (отдельных) частиц, а как сплошную материальную среду-континуум. Подобное представление весьма удобно для математического анализа. Однако такой взгляд на материю может быть приемлем лишь тогда, когда размеры дифференциалов пространства достаточно велики по сравнению с размерами молекул и расстояниями между ними. Указанное обстоятельство соблюдается в подавляющем большинстве случаев. Допущение о том. что среда сплошная, является неприемлемым, если расстояния между молекулами становятся соизмеримыми с величиной дифференциалов пространства, например как в сильно разреженном газе, когда в элементарно малом объеме не сохраняются понятия температуры, давления и т. п.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ПРЕДИСЛОВИЕ.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЗАКОНЫ, ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.
1.1. Допущения аналитической теории теплопроводности.
1.2. Температурное поле и средняя температура тела.
1.3. Изотермические поверхности и линии теплового тока.
1.4. Градиент и падение температуры. Основной закон теплопроводности Фурье.
1.5. Коэффициент теплопроводности вещества.
1.6. Математическая физика в теории тепломассообмена.
1.7. Дифференциальное уравнение теплопроводности.
2. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ.  
2.1. Теплопроводность однослойной плоской стенки.
2.2. Теплопроводность однослойной цилиндрической стенки.
2.3. Принцип наложения температурных полей.
2.4. Теплопередача цилиндра, заложенного в грунт.
2.5. Принцип релаксации температурного поля.
2.6. Расчет распространения тепла через кладку квадратного сечения методом релаксации.
2.7. Графическое изображение теплового потока.
2.8. Расчет распространения тепла через кладку квадратного сечения методом графического изображения теплового потока.
2.9. Метод итерации.
2.10. Расчет температурного поля в кладке квадратного сечения методом итераций.
2.11. Электротепловая аналогия.
2.12. Применение конформных отображений к решению задач теплопроводности.
2.13. Примеры решения задач теплопроводности с помощью конформных отображений.
2.13.1. Теплопроводность плоской стенки со смещенным началом координат.
2.13.2. Теплопроводность цилиндрической стенки.
2.13.3. Теплопроводность угловой стенки, ограниченной равнобоковой гиперболой.
2.13.4. Теплопередача пола помещения.
2.14. Приложение формул стационарной теплопроводности к процессам теплопередачи.
2.14.1. Теплопередача от горячей жидкости к холодной через многослойную плоскую стенку.
2.14.2. Теплопередача от горячей жидкости к холодной.  
2.15. Критический диаметр тепловой изоляции.
2.15.1. Аналитическое исследование термических сопротивлений цилиндрических систем.
2.15.2. Графическое исследование термических сопротивлений цилиндрических систем в функции от толщины слоя тепловой изоляции.  
2.15.3. Вывод формулы критического диаметра тепловой изоляции.
3. СТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ ВНУТРЕННЕМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИИ.
3.1. Распространение тепла в неограниченной пластине при равномерном внутреннем тепловыделении.
3.2. Распространение тепла в бесконечном цилиндре при равномерном внутреннем тепловыделении.
3.3. Теплопроводность в стержнях.
3.3.1. Теплопроводность стержня бесконечной длины.
3.3.2. Теплопроводность стержня конечной длины.
3.4. Распределение тепла при переменном коэффициенте теплопроводности.
3.4.1. Плоская стенка.
3.4.2. Цилиндрическая стенка.
3.5. Теплопроводность при наличии фильтрации.
3.5.1. Плоская стенка.
3.5.2. Цилиндрическая стенка.
4. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ.
4.1. Общее решение дифференциального уравнения теплопроводности.
4.2. Определение температурного поля в неограниченной пластине при конвективном охлаждении.  
4.3. Метод перемножения температурных критериев.
4.3.1. Температурное поле в брусе прямоугольного сечения.
4.3.2. Температурное поле в конечном цилиндре.
4.3.3. Температурное поле параллелепипеда.
4.3.4. Тепловое прослушивание тел конечных размеров.  
4.3.5. Регулярный тепловой режим.
4.4. Нагрев тел постоянным тепловым потоком (граничные условия второго рода). Квазистационарный тепловой режим.
4.4.1. Упорядоченный или обобщенный тепловой режим.
4.5. Нагрев и охлаждение термически тонких тел конвективным потоком тепла.
4.6. Распространение тепла в полуограниченном пространстве.
4.7. Температурные волны в полуограниченном пространстве.
4.7.1. Глубина заметного проникновения температурных волн.
4.7.2. Плотность теплового потока на поверхности.
4.7.3. Накопление и расход тепловой энергии.
4.8. Определение потока тепла на внутренней поверхности.
4.9. Аналитическое исследование тепловых процессов при сварке однородного металла электронным лучем.
4.10. Расчет нестационарной теплопроводности в телах сложной формы.
4.10.1. Постановка и классические решения стандартных задач теплопроводности.
4.10.2. Анализ температурных полей с помощью критериев формы.
4.10.3. Приближенное моделирование температурных полей тел сложной формы при деформации их поверхности до канонической.
4.10.4. Инженерная методика расчета температурных полей массивных тел сложной формы с несильно меняющимся радиусом кривизны поверхности.
4.11. Расчет среднемассовой температуры тел сложной геометрической формы в регулярной стадии нагрева.
5. МАССОВОПРОВОДНОСТЬ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ТЕЛ В ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ.
5.1. Основные положения теории влагопроводности материалов.
5.2. Дифференциальное уравнение влагопроводности для одномерных плоских тел.
5.3. Расчетные формулы стационарного и нестационарного режима влагопроводности для плоской стенки (неограниченной пластины).
5.4. Паропроницаемость.
5.5. Воздухопроницаемость.
5.6. Стационарный процесс одновременного распространения влаги путем влагопроводности и фильтрации в плоской стенке.
5.7. О стационарном неизотермическом режиме распространения влаги в плоском слое.
6. ОСНОВЫ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА.
6.1. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.
6.2. Первая теорема подобия.
6.3. Вторая теорема подобия.
6.4. Третья теорема подобия.
6.5. Критерии теплового подобия.
6.6. Эмпирические формулы в критериальном виде.
6.7. Гидродинамический и тепловой пограничные слои.
6.8. Интегральное соотношение для теплового пограничного слоя.
6.9. Интегральное соотношение для гидродинамического пограничного слоя.
6.10. Теплообмен при ламинарном движении жидкости.
7. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ.
7.1. Теплообмен при кипении жидкости.
7.2. Теплообмен при конденсации пара.
7.3. Тепловые трубки.
8. ЯВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В СПЕЦИФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.
8.1. Интенсивность теплоотдачи в нестационарных и стационарных условиях.
8.2. О неньютоновских жидкостях.
8.3. Об интенсификации теплоотдачи в акустическом поле.
8.4. Теплоотдача при распылении воды форсунками промышленных кондиционеров воздуха.
8.5. Теплоотдача вращающихся цилиндров.
8.5.1. Особенности течения жидкости около вращающегося цилиндра.
8.5.2. Приближенное теоретическое решение задачи о теплоотдаче вращающегося горизонтального цилиндра при свободной конвекции.
8.5.3. Приближенное решение задачи о теплоотдаче вращающегося цилиндра при вынужденной конвекции.
8.5.4. Экспериментальные исследования теплоотдачи вращающихся цилиндров.
8.6. Тепломассообмен при течении пленки вязкой жидкости по поверхности горизонтального вращающегося диска.
9. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ.
9.1. Основные положения и понятия.
9.2. Основные законы теплового излучения.
9.3. Лучистый теплообмен между двумя телами с плоскопараллельными поверхностями.
9.4. Лучистый теплообмен между двумя телами, из которых одно находится в полости другого.
9.5. Лучистый теплообмен между двумя телами, произвольно расположенными в пространстве.
9.6. Особенности излучения газов.
10. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАИМНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛООБМЕНА.
10.1. Аналитический метод.
10.2. Графический метод.
10.3. Алгебраический метод определения взаимных поверхностей в замкнутой системе тел.
10.4. Примеры определения взаимных поверхностей (угловых коэффициентов) алгебраическим методом.
11. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ.
11.1. Общие положения.
11.2. Рекуперативные аппараты.
12. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ.
12.1. Нестационарные процессы распространения тепла в твердых телах при лучистом и сложном теплообмене.
12.2. Суммарный тепловой поток при разных температурах источников тепла.
13. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОГРЕВА МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛУЧИСТО-КОНВЕКТИВНЫМ ТЕПЛОМ.
13.1. Прогрев составных тел при идеальном тепловом контакте между слоями.
13.2. Динамика прогрева составных тел с учетом контактных термических сопротивлений.
КРАТКИЙ ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 6.
ПРИЛОЖЕНИЕ 7.
ПРИЛОЖЕНИЕ 8.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.

Купить .





Теги: учебник по физике :: физика :: Видии :: Казаков :: Колосов :: тепломассообмен :: теплотехника