Факторы, влияющие на процесс теплоотдачи.

В промышленности и сельскохозяйственном произ­водстве широко применяются различные теплообменные устрой­ства, предназначенные для передачи теплоты от одной среды к другой (обогрев зданий и сооружений с помощью отопительных приборов, нагрев молока при его пастеризации, нагрев воды и генерация пара в котельных установках, нагрев воздуха в кало­риферах и отопительно-вентиляциоиных агрегатах и т. д.). В этих устройствах, как правило, происходит теплообмен меж­ду движущимися средами через поверхность раздела фаз или разделяющую их стенку. Движущаяся среда, используемая для переноса теплоты, называется теплоносителем. Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью раздела с другой средой — твердым телом (например, стенкой), жид­костью или газом -называется теплоотдачей. Поверхность раздела, через которую происходит перенос теплоты, носит назва­ние поверхности теплообмена или теплоотдающей поверхности.

Интенсивность теплоотдачи в большинстве случаев зависит от скорости движения теплоносителя относительно поверхности теплообмена. Движение теплоносителя может быть свободным или вынужденным. Под свободным движением или свободной конвекцией, понимают движение жидкости в системе под дейст­вием неоднородного поля внешних массовых сил (сил гравита­ционного, магнитного, электрического или инерционного поля), приложенных к частицам жидкости внутри системы. Вынужден­ное движение или вынужденная конвекция происходит под дей­ствием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или однородного поля массовых сил. приложенных к жидкости внутри системы, или за счет запаса (кинетической энергии, сообщенной жидкости вне системы.

Свободная конвекция жидкости* на практике часто происхо­дит за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц жидкости, находящихся в поле гравитационных сил {гравита­ционная свободная конвекция), а вынужденная конвекция — в результате действия насоса или вентилятора.

БИЛЕТ – 17

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

Основные понятия и определения. Тепловое излуче­ние представляет собой процесс превращения внутренней энер­гии излучающего тела в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При попадании лучистой энергии на другое тело она частично поглощается им, превращаясь во внутреннюю энергию. Особенность теплообмена излучением заключается в том, что от­падает необходимость в непосредственном контакте тел. Излу­чение электромагнитных волн свойственно всем телам.

Излучение обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, а именно — непрерывностью электромагнитных волн и дискретностью, характерной для испускаемых частиц — фото­нов. Распространение излучения в пространстве определяется

волновыми свойствами, а энергия излучения — корпускулярными. Теп­ловое излучение характеризуется длиной волны λ и частотой колеба­ний v. При этом между ними име­ется зависимость v = C / λ, где С = З*10⁸ м/с — скорость распростране­ния света.

Излучение всех зависит от тем­пературы. С увеличением темпера­туры увеличивается внутренняя энергия тела и, как следствие, излу­чение тела.

Кроме температуры, излучение зависит от природы тела, состоя­ния поверхности, а для газов — также от толщины слоя и дав­ления. Большинство твердых и жидких тел излучают энергию во всех диапазонах длин волн. Чистые металлы и газы ис­пускают энергию только в определенных интервалах волн — так называемое селективное излучение.

При умеренных температурах, которые обычно встречаются в технике, в том числе в сельскохозяйственном производстве, из­лучение соответствует диапазону длин волн от 0,8-10~⁶ до 0,8х Х10~³ м. Они относятся к тепловому (инфракрасному) излу­чению.

Интегральный лучистый поток, излучаемый в единицу вре­мени с единицы поверхности по всем направлениям полусфери­ческого пространства и по всем длинам волн, называют поверх­ностной плотностью потока интегрального излучения, или излу-чательной способностью тела Е, Вт/м².

Отношение плотности потока излучения, испускаемого в бес­конечно малом интервале длин волн, к величине этого интервала, носит название спектральной плотности потока излучения, Вт/м³,

БИЛЕТ – 19

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Теплопроводность при нестационарном режиме встречается во многих процессах сельскохозяйственного произ­водства: например, при нагревании или охлаждении различных продуктов, пуске или остановке теплообменных установок, пе­реводе их с одного теплового режима на другой. Расчеты не­стационарной теплопроводности проводят также при определе­нии температурных полей в ограждающих конструкциях зданий, в полу животноводческих помещений и в грунте теплиц.

Возникающие в данном случае переходные процессы обус­ловлены включением (или отключением) системы отопления или обогрева, а также суточными колебаниями наружного воз­духа.

Задачи нестационарной теплопроводности можно подразде­лить на две группы: переходные процессы, стремящиеся к теп­ловому равновесию; периодические процессы, в которых темпе­ратура тела колеблется во времени по определенному закону.

Примером первой группы процессов может служить нагрев (охлаждение) в среде с постоянной температурой, примером второй — суточные колебания температуры в ограждающих кон­струкциях зданий,

Описание нестационарной теплопроводности осуществляют на основе решения дифференциального уравнения теплопровод­ности, при соответствующих геометрических, физических, на­чальном и граничных условиях.

Целью решения прямой задачи нестационарной теплопровод­ности является определение температурного поля t = t (x, у, г, т); среднеобъемной температуры тела t { τ)  теплоты, пошедшей на его нагрев (охлаждение).

В технической теплофизике решают также обратные задачи теплопроводности, цель которых состоит в том, чтобы по имею­щейся информации о температурном поле найти значения теплофизических характеристик, восстановить граничные условия и т. д.