Закон Фурье

Вид материала

Закон

Подобный материал:

• Шарль Фурье. Шарль Фурье (1772-1832гг.), 813.94kb.
• Методические рекомендации разработаны: Т. Б. Киметач, К. В. Понкратов (экц мвд рф)., 191.52kb.
• Методические указания по выполнению лабораторной работы №4 по курсу "Цифровая обработка, 155.95kb.
• Закон Фурье для установившегося потока тепла, 54.95kb.
• Использование методов ик-фурье спектрометрии, масс-спектрометрии и газовой хроматографии, 133.43kb.
• Об алгебраических основаниях голографической парадигмы в искусственном интеллекте:, 113.56kb.
• В. Е. Логинов, П. А. Ишин, 111.9kb.
• О возможности моделирования творческого мышления методом голографии Фурье, 178.63kb.
• Гончарова Анна Александровна программа, 239.78kb.
• Ик фурье-спектрометры для научных исследований и прикладных применений, 402.09kb.

-1-

Определение теплопроводности

Определение конвекции и лучистого теплообмена

Определение теплопередачи

Перенос теплоты теплопроводностью в разных средах

Температурное поле

Изотермическая поверхность

-2-

Определение градиента температуры

Градиент температуры

Закон Фурье

Физический смысл коэффициента теплопроводности

Теплопроводность

Дифференциальное уравнение теплопроводности

-3-

Условия однозадачности

Граничные условия

К граничным условиям 3 и 4 родом

Полярная (цилиндрическая система координат)

Теплопроводность через 1слойную плоскую стенку

Дифференциальное уравнение теплопроводности(частный случай)

-4-

Условия однозадачности для 1слойной плоско стенки

Плотность теплового потока

Теплопроводность через многослойную плоскую стенку

Термическое сопротивление теплопроводности 3слойной стенки

Графический метод определения температуры между слоями

Определение температур между слоями

Теплопроводность через 1слойную цилиндрическую стенку

-5-

Условия однозначности

Преобразования дифференциального уравнения к удобному для интегрирования виду

Интегрирование дифференциального уравнения

Определение константы интегрирования

Тепловой поток теплопроводности через цилиндрическую стенку

Теплопроводность через многослойную цилиндрическую стенку

Линейное термическое сопротивление теплопроводности 3слойной цилиндрической стенки

Теплопередача через плоскую стенку Граничные условия 3 рода

-6-

Термическое сопротивление теплопередачи через 1слойную плоскую стенку

Коэффициент теплопередачи

Теплопередача через цилиндрическую стенку Граничные условия 3 рода

Линейное термическое сопротивление теплопередачи через 1слойную цилиндрическую стенку

Линейный коэффициент теплопередачи через цилиндрические стенки

Интенсификация теплопередачи

Теплопередача через оребренную стенку

Эффект оребрения

-7-

Альфолевая изоляция

Термическое сопротивление теплопередачи через изолорованный теплопровод

Зависимость линейного термического сопротивления от диаметра изоляции

Исследование функции на минимум

Эффективность тепловой изоляции трубопроводов

Критический диаметр изоляции

Теплопроводность в стержне (ребре) постоянного поперечного сечения

-8-

Условные обозначения

Уравнение теплового баланса

Дифференциальное уравнение для избыточной температуры в стержне

Стержень бесконечной длинны

Теплопроводность в стержне бесконечной длинны

Теплота, отданная стержнем жидкости

Стержень конечной длинны

Избыточная температура в стержне конечной длинны

-9-

Теплота отданная стержнем жидкости

Теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты (однородная пластина)

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Граничные условия

Константы интегрирования

Тепловые потоки и температуры

Теплопроводность однородного цилиндра

Дифференциальное уравнение теплопроводности в полярных координатах

-10-

Граничные условия

Теплота отданная конвекции от цилиндра к окружающей ее жидкости

Нестационарная теплопроводность

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Охлаждение пластины

Дифференциальное уравнение начальные и граничные условия

Разделение переменных

Решение в общем виде

-11-

Константы интегрирования

Аналитическое решение

Графическое решение уравнения охлаждения (нагревания пластины)

Результат графического решения

Значения НЮ для пластины

Условия на оси пластины

Условия на поверхности пластины

Графические решения

-12-

График Логарифмический

Внутренняя задача

Внешняя задача

Средний случай

Температурное поле в пластине

Теплота отданная пластиной при охлаждении

-13-

Средняя по толщине пластины безразмерная избыточная температура

Охлаждение (нагревание) бесконечно длинного цилиндра

Числа подобия для охлаждения (нагревания) цилиндра

Безразмерные избыточные температуры

Теплота отданная цилиндром окружающей жидкости

Регулярный режим охлаждения (нагревания) тел

1ая неупорядоченная стадия охлаждения

2ая стадия охлаждения – регулярный режим

-14-

Регулярный режим охлаждения

3я стадия охлаждения стационарный режим

Темп охлаждения

Первая теорема Кондратьева

Диапазон изменения коэффициента ПСИ

Зависимость ПСИ

Вторая теорема Кондратьева

Регулярные режимы 1 2 3 родов

-15-

Лучистый теплообмен

Особенности лучистого теплообмена в различных средах

Тепловой баланс лучистого теплообмена

Тепловой баланс лучистого теплообмена в абсолютных единицах

Тепловой баланс лучистого теплообмена в относительных единицах

Модель абсолютно черного тела

Абсолютно белое и прозрачное (диатермичное) тела

Эффективное и результирующие излучение тепла

-16-

Основные обозначения лучистого теплообмена

Закон Планка

Графическая интерпретация закона Планка

Закон смещения Вина

Селективное (выборочное) излучение чистых металлов и газов

Закон Стефана – Больцмана

Степень черноты тела

Лучистый теплообмен в замкнутой системе (к закону Кирхгофа)

-17-

Тепловой баланс (к закону Кирхгофа)

Закон Кирхгофа и следствие из него

Лучистый теплообмен между двумя параллельными поверхностями

Допущения к лучистому теплообмену между параллельными поверхностями

Эффективные излучения параллельных поверхностей

Приведенная степень черноты параллельных поверхностей

Удельный лучистый тепловой поток между параллельными поверхностями

-18-

Тепловые экраны

Требования предъявляемые к тепловым экранам

Лучистый теплообмен при наличии экранов

Эффективность тепловых экранов

Сосуд Дьюара

Особенности лучистого теплообмена в газах

Селективное излучение газов

Интегральные излучения водяного пара и диоксида углерода

-19-

Особенности излучения водяного пара и диоксида углерода

Рекуперативные теплообменника

Смесительные теплообменники

Теплообменники с внутренними источниками теплоты

Уравнение теплового баланса

Уравнение теплопередачи

Схемы движения теплоносителей в теплообменниках

-20-

Прямоток

Противоток

Средний температурный напор для прямотока и противотока

Средний температурный напор при сложных токах теплоносителей

Преимущества противоточных теплообменных аппаратов

Поправка на тип тока теплоносителей

Конвективный теплообмен в однородной среде

-21-

Свободная (естественная) и вынужденная конвекция

Физические свойства жидкости

Динамическая и кинематическая вязкости жидкостей

Коэффициент объемного (температурного) расширения жидкости

Гидродинамический пограничный слой

Режимы движения жидкости

Гидродинамический и тепловой пограничные слои

-22-

Тепловой пограничный слой

Толщина пограничного теплового слоя

От чего зависит конвективная теплоотдача

Расчетные методы определения коэффициента теплоотдачи

Дифференциальное уравнение конвективной теплоотдачи

Дифференциальное уравнение энергии

Уравнение теплового баланса

Ряд Тейлора

-23-

Теплота подведенная теплопроводностью и конвекцией вдоль осей X Y Z

Теплота подведенная к элементарному объему конвекцией и теплопроводностью

Общий вид дифференциального уравнения энергии

Развернутое выражение дифференциального уравнения энергии

Дифференциального уравнения энергии (теплопроводности в жидкости)

Дифференциальное уравнение движения Навье – Стокса

Продольное обтекание вертикальной пластины

Проекции дифференциального уравнения движения на оси координат

-24-

Составляющие проекций уравнения движения на оси координат

Система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена

Условия однозначности

Общие решение задачи конвективного теплообмена

Теория подобия и моделирование процессов конвективного теплообмена

Условия подобия физических явлений

Безразмерное дифференциальное уравнение теплоотдачи

Приведение дифференциального уравнения энергии к безразмерному виду

-25-

Безразмерное дифференциальное уравнение энергии

Приведение к безразмерному виду дифференциального уравнения движения

Числа подобия Рейнольдса Грасгофа Эйлера

Безразмерное дифференциальное уравнение сплошности (неразрывности)

Безразмерная система дифференциальных уравнений и граничные условия

Определяемые и определяющие числа (критерии) подобия

Общий вид решений для конвективной теплоотдаче

Виды подобий

-26-

2 и 3 теоремы подобия физических явлений

Геометрическое подобие

Константы подобия

Анализ размерностей ПИ – теорема

Сокращение числа переменных

ПИ – теорема

Моделирование процессов конвективного теплообмена

-27-

Условия моделирования процессов

Вырождение критериев подобия

Обработка и обобщение результатов эксперимента

Определение средних температур стенки жидкости

Определение средней скорости жидкости в трубе

Уравнение подобия для вынужденной конвекции

Экспериментальное определение постоянных Ц и М

Продольное обтекание плоских поверхностей

-28-

Теплоотдача при вынужденном продольном обтекании плоской поверхности

Соотношения между толщинами теплового и гидродинамического пограничных слоев

Уравнения подобия для теплоотдачи в ламинарном пограничном слое

Поправки на температуру стенки и начальный не обогреваемый участок

Уравнения подобия при теплоотдачи при продольном обтекании пластины жидкостью

Изменение коэффициента теплоотдачи вдоль пластины при разных режимах

Внутренняя конвекция в трубах и каналах (ламинарный режим)

Гидродинамическая и тепловая стабилизация потока жидкости в трубах

-29-

Уравнение подобия конвективной теплоотдачи при переходном режиме

Правке для ламинарного режима

Турбулентное движение в трубах

Уравнения подобия конвективной теплоотдачи при турбулентном режиме

Поправка для турбулентного режима

Теплоотдача жидкости в кольцевом канале

-30-

Теплоотдача в кольцевых каналах

Теплоотдача в изогнутых трубах

Критические значения чисел Рейнольдса для изогнутых труб

Режимы движения жидкости в изогнутых трубах

Поправка на изгиб трубы

Теплоотдача в шероховатых трубах

Поправка на шероховатость трубы Безотрывное обтекание трубы

Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной трубы

-31-

Отрыв пограничного слоя (ламинарного пограничного)

Изменение локального коэффициента теплоотдачи

Отрыв турбулентного и ламинарного пограничных слоев от цилиндра

Уравнение подобия для теплоотдачи при поперечном обтекании одиночных цилиндров

Угол атаки

Поперечное обтекание трубных пучков

Изменение теплоотдачи по окружности труб для различных рядов

Анализ изменение локального коэффициента теплоотдачи по рядам трубных пучков

-32-

Теплоотдача при поперечном обтекании трубных пучков

Изменение среднего коэффициента теплоотдачи по рядам пучков

Режимы движения жидкости в трубном пучке

Уравнения подобия для теплоотдачи в шахматных и коридорных трубных пучках

Средний по трубному пучку коэффициент теплоотдачи

Поправка на угол атаки

Изменение коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной стенки при свободной конвекции

Свободно – конвективная теплоотдача в большом объеме для вертикальной стенки

-33-

Естественная (свободная) конвекция около горизонтальных труб

Свободно – конвективная теплоотдача от горизонтальных труб

Значения констант в уравнении подобия Михеева

Теплообмен при фазовых превращениях Пленочная конденсация чистых паров

Конденсация пара на вертикальной стене

Допущения

Математическое описание процесса

-34-

Формула Нуссельта

Уравнения теплоотдачи для ламинарного течения пленки конденсата

Теплоотдача при турбулентном течении пленки конденсата

Теплообмен при конденсации движущегося внутри труб пара

Турбулентное течение пленки конденсата

Конденсация пара на горизонтальных одиночных трубах и пучках труб

Конденсация пара на горизонтальной трубе

Конденсация пара на горизонтальных трубных пучках

-35-

Определение пузырькового и пленочного кипения

Критический радиус пузырька

Теплообмен при пузырьковом кипении жидкости

Описание процесса теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости

Уравнение подобия теплоотдачи при пузырьковом кипении

Коэффициент теплоотдачи при кипении воды

Пленочное кипении

Допущения

-36-

Теплоотдача при пленочном кипении и ламинарном течении паровой пленки

Теплоотдача при пленочном кипении и турбулентном течении паров пленки

Структура потока при кипении жидкости в вертикальной трубе

Режимы движения потока в вертикальной трубе

Структура потока при кипении жидкости в горизонтальной трубе

Режимы движения потока в горизонтальной трубе

-37-

Обозначения

Интерполяционная формула Лабунцова для теплоотдачи при кипении в трубах

Кривая кипения воды при атмосферном давлении

6 областей кривой кипения

1 кризис кипения

2 кризис кипения

2 критический температурный напор

Тепломассообмен в 2 фазных средах диффузия

-38-

Плотность потока массы

Закон Фика

Молекулярный перенос с учетом 3х диффузий

Термо и бародиффузия

Плотность теплового потока в смеси

Вывод уравнения энергии с учетом массообмена

Дифференциальное уравнение энергии с учетом массообмена

Дифференциальное уравнение массообмена Тройная аналогия

-39-

Число Льюиса

Коэффициент массоотдачи

ТМО при испарении жидкости в паро газовую среду

Уравнение подобия массообмена при конденсации паро воздушной смеси

ТМО при химических превращениях

Основные положения ТМО при химических превращениях

Уравнение энергии для массообмена