Министерство образования Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет
═════════════════════════════════════════════════════
2Термодинамика и теплопередача
Методические указания и контрольные задания
для студентов III-IV курсов специальности 07,02.00
"Техника и физика низких температур"
заочного отделения
Новосибирск
2000
.
Составил канд. техн. наук, доц. 1 3
Рецензент канд. техн. наук, доц. 1 3
Работа подготовлена кафедрой технической теплофизики
Новосибирский государственный
технический университет, 2000 г.
.
2Введение
Курс "Термодинамика и теплопередача" является базовой дисцип-
линой для целого ряда инженерных дисциплин, прежде всего теплотех-
нических.
Основной задачей курса является изучение основных закономер-
ностей взаимопревращения энергии, в частности теплоты и работы,
термических и калорических свойств вещества, энергетических харак-
теристик потоков жидкости и газа и т. д.
Отдельной задачей является изучение теории теплообмена, после
чего студент должен овладеть теорией и методами инженерного расче-
та основных процессов теплообмена.
Изучение дисциплины распределено на три части. По каждой части
ниже приведены программы курса, контрольные задания и общие мето-
дические указания.
21. Общие методические указания
Курс "Термодинамика и теплопередача" является одним из базовых
курсов, непосредственно предшествующих специализации.
В соответствии с программой курса и методическими указаниями
студент должен самостоятельно изучить материал учебников, учебных
пособий и выполнить письменные контрольные работы.
Студенту следует разобраться с основными понятиями, определе-
ниями, законами, понять ход математических выводов и для проверки
знаний самостоятельно, не заглядывая в учебник, вывести соответст-
вующую формулу.
При решении задач и изучении теоретического материала надо
особое внимание обратить на размерность величин в формулах. Анализ
и вывод размерности величин позволяет выявить ошибки при выводе
формул, глубже понять сущность теплофизических процессов.
По всем возникающим вопросам необходимо обращаться на кафедру
к ведущему преподавателю за консультацией. Решать задачи и отве-
чать на вопросы надо строго в соответствии со своим вариантом. Но-
3
.
мер варианта определяется двумя последними цифрами в шифре студен-
та. (Например, при шифре студент решает 8 вариант зада-
ния, для которого в таблице вариантов заданий указаны номера задач
2,7,19,35 и вопросов 3,12,25,45.) Если две последние цифры больше
15, необходимо вычесть число 15 (например, при цифре сту-
дент решает 4 вариант задания).
Условия и номер задачи, формулировки контрольных вопросов в
контрольной работе переписываются полностью. Решения задач должны
сопровождаться краткими пояснениями и подробными вычислениями. Не-
обходимо словами пояснить, какая величина вычисляется.
В процессе решения необходимо сначала привести формулы, лежа-
щие в основе вычислений, проделать с ними все выкладки в буквенном
выражении и лишь затем, подставив численные значения, проводить
вычисления.
Следует указать размерность величин как заданных, так и полу-
ченных в результате вычислений. Размерности величин применять
только в системе СИ.
Ответы на вопросы контрольных работ должны быть исчерпывающи-
ми, но не пространными. Неполные ответы, так же как и полностью
списание с учебника, не засчитываются.
Контрольные работы выполняются в тетради. Для заметок рецен-
зента оставляются поля и в конце работы чистая страница.
Для выполнения контрольной работы студент должен ознакомиться
с методикой решения соответствующих задач по примерам в учебнике
или задачнике. Для вычислений необходимо пользоваться микроЭВМ. В
конце работы должна стоять подпись студента.
2Литература
1Основная
1. 1 Термодинамика и теплопередача 0 / и др. - 2-е
изд. - М.: Высшая школа, 1975.
2. 1 Теплопередача 0 / и др. - 3-е изд. - М.: Энер-
гия, 1986.
3. 1 Тепловые машины: 0 Ч.1. Учеб. пособие / НГТУ. -
Новосибирск, 1994.
4. 1 Тепловые машины: 0 Ч.2. Учеб. пособие / НГТУ. -
Новосибирск, 1996.
4
.
1Дополнительная
5. 1 Основы теплопередачи 0 / , . - М.: Энер-
гия, 1997.
6. 1 Сборник задач по термодинамике и теплопередаче 0 / -
гарский и др. - М.: Высшая школа, 1972.
7. 1 Теоретические основы хладотехники 0 / и др. -
М.: Агропромиздат, 1986.
8 1 Справочник по теплопередаче 0 / , -
кий. - М.: Госэнергоиздат, 1959.
22. Термодинамика
В первой части обучения изучение дисциплины предусматривает:
1) самостоятельную работу с учебником (2,5 ч в неделю);
2) выполнение контрольной работы, которая содержит 4 задачи и 4
вопроса (12 ч);
3) курс обзорных лекций (10 ч);
4) лабораторный практикум (8 ч);
5) экзамен.
2.1. Рабочая программа курса "Термодинамика"
1. Введение. Предмет курса термодинамики. Области применения.
Основные этапы развития. Роль русских и зарубежных ученых в разви-
тии термодинамики [1, с.5-9].
2. Основные положения и определения. Термодинамическая система
гомогенные и гетерогенные системы, понятие термодинамических фаз.
Обмен энергией и веществом. Термодинамическое равновесие. Термоди-
намический процесс. Равновесие и обратимые термодинамические про-
цессы. Основной постулат термодинамики. Внешние и внутренние пара-
метры состояния [1, с.10-12].
3. Внутренние параметры состояния. Давление (размерность, ме-
тоды измерения давления). Понятие идеального газа. Температура,
шкалы температур. Плотность и удельный объем [1, с.13-17].
4. Термическое уравнение состояния идеального газа. Газовая
постоянная, ее размерность. Уравнение состояния для 1 моля газа.
Расчет плотности и удельного объема [1, с.17-21].
5
.
5. Газовые смеси. Способы задания состава смеси. Закон Амага.
Закон Дальтона. Парциальное давление, парциальный объем [1,
c.22-25].
6. Энергетические характеристики систем. Энергия. Теплота и
работа. Энтальпия. Внутренняя энергия [1, c.25-31].
7. Теплоемкость. Понятие теплоемкости. Виды выражения теплоем-
кости. Средняя и истинная теплоемкость. Зависимость теплоемкости
от температуры. Отношение теплоемкостей [1, c.31-33, 36-40].
8. Первый закон термодинамики. Взаимодействие системы с окру-
жающей средой. Уравнение первого закона термодинамики. Полный диф-
ференциал внутренней энергии. Полный дифференциал энтальпии. Урав-
нение первого закона термодинамики через энтальпию. Анализ уравне-
ния первого закона термодинамики [1, c.40-45].
9. Термодинамические процессы. Равновесные процессы. Обрати-
мость. Циклы. Прямые и обратные циклы. Закономерность термодинами-
ческих процессов. Политропные процессы. Уравнение политропного
процесса. Показатель политропы. Работа, внутренняя энергия и теп-
лота в политропных процессах. Исследование политропного процесса.
Частные политропные процессы. Графическая интерпретация политроп-
ных процессов [1, c.47-59, 59-63].
10. Второй закон термодинамики. Основные положения второго за-
кона термодинамики. Прямые и обратные циклы. Термодинамический КПД
и холодильный коэффициент. Тепловые насосы, тепловые трансформато-
ры. Цикл Карно. Теорема Карно. Интеграл Клаузиуса. Энтропия. Физи-
ческий и статистический смысл энтропии [ 1, c.63-72, 73-78].
11. Реальные газы и пары. Уравнение состояния реальных газов
Ван-дер-Ваальса. Критическая точка, критические параметры. Уравне-
ние состояния с вириальными коэффициентами. Приведенные параметры
состояния. Изменение агрегатного состояния. Тройная точка. Водяной
пар. Парообразование при постоянном давлении. Параметры состояния
воды и водяного пара. Т - S диаграмма водяного пара. i - S - диаг-
рамма водяного пара [1, c.103-118].
12. Течение газов. Основные уравнения газового потока. Распо-
лагаемая работа потока. Скорость истечения и расход газа. Истече-
ние газа из резервуара неограниченной емкости. Скорость звука.
Расширяющиеся сопла. Истечение при наличии трения. Дросселирование
газов [1, c.124-141].
13. Машины для сжатия и расширения газа. Компрессор. Процессы
в одноступенчатом компрессоре. Работа и мощность компрессора. Мно-
гоступенчатый компрессор. Детандеры [1, c.142-150].
6
.
14. Циклы холодильных машин. Цикл воздушно-холодильной машины.
Цикл парокомпрессорной холодильной машины. Цикл теплового насоса
[1, c.178-184].
15. Парогазовые смеси. i-d - диаграмма влажного воздуха [1,
c.119-124].
2.2. Контрольная работа
Таблица вариантов задания
ш1.0
╔════════════╦══════════╦════════════════╦══════════════════╗
║ Две послед-║ Номер ║ ║ ║
║ ние цифры ║ варианта ║ ║ ║
║ шифра сту - ║контроль - ║ Номера задач ║ Номера вопросов ║
║ дента ║ной работы║ ║ ║
╠════════════╬══════════╬════════════════╬══════════════════╣
║ 01 ║ 1 ║ 9,21,31,53 ║ 3,17,30,46 ║
║ 02 ║ 2 ║ 8,13,14,41 ║ 9,24,38,47 ║
║ 03 ║ 3 ║ 7,12,15,40 ║ 13,27,37,48 ║
║ 04 ║ 4 ║ 6,11,16,39 ║ 12,23,36,49 ║
║ 05 ║ 5 ║ 5,10,17,38 ║ 1,22,35,50 ║
║ 06 ║ 6 ║ 3, 9,18,37 ║ 5,21,34,51 ║
║ 07 ║ 7 ║ 1, 8,20,36 ║ 4,20,33,52 ║
║ 08 ║ 8 ║ 2, 7,19,35 ║ 3,12,25,45 ║
║ 09 ║ 9 ║ 4,22,50,18 ║ 2,13,26,44 ║
║ 10 ║ 10 ║ 23,31,45,50 ║ 1,14,27,43 ║
║ 11 ║ 11 ║ 24,33,48,12 ║ 7,15,28,42 ║
║ 12 ║ 12 ║ 25,34,47,51 ║ 6,16,29,41 ║
║ 13 ║ 13 ║ 26,32,46,44 ║ 8,17,30,40 ║
║ 14 ║ 14 ║ 27,45,30,43 ║ 9,18,31,39 ║
║ 15 ║ 15 ║ 29,52,11,42 ║ 10,19,32,43 ║
╚════════════╩══════════╩════════════════╩══════════════════╝
ш1.5
2Задачи
1. Масса 1 м 53 0 метана при определенных условиях составляет
0,7 кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих ус-
ловиях.
2. В сосуде объемом 0,9 м 53 0 находится 1,5 кг окиси углерода.
Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных
условиях.
3. Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм рт. ст.
Выразить это давление в Барах и н/м 52 0.
7
.
4. Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, равно
765 мм рт. ст. Выразить это давление в барах.
5. Определить абсолютное давление пара в котле, если манометр
показывает Р = 1 бар, а атмосферное давление по ртутному барометру
составляет В = 680 мм рт. ст.
6. В конденсаторе паровой турбины поддерживается абсолютное
давление Р = 0,004 МПа. Каковы показания вакууметра, проградуиро-
ванного в н/м 52 0 и мм рт. ст., если показания барометра составляют
734 мм рт. ст?
7. Какой высоте водяного столба соответствует давление 1 кг/м 52 0?
8. Температура пара, выходящего из перегревателя парового кот-
ла, равна 950 5 o 0F. Перевести эту температуру в 5 o 0С.
9. Скольким градусом шкалы Цельсия соответствуют температуры
100 5o 0F 4a 0 и - 4 5 o 0F 4a 0?
10. Водяной пар перегрет на 45 5o 0С. Чему соответствует этот пе-
регрев по термометру Фаренгейта?
11. Свинцовый пар падает с высоты 80 м на твердую поверхность.
При этом кинетическая энергия переходит в теплоту, 80 % которой им
усваивается. Теплоемкость свинца С 4р 0 = 0,1256 кДж/кг 77 0град. На
сколько градусов нагревается при падении шар?
12. Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70 5o 0С и
давлении 2 77 010 55 0 н/м 52 0?
13. Какой объем будут занимать 1 кг воздуха при давлении 4,4 77
77 010 55 0 Па и температуре 18 5o 0С?
14. Определить массу 5 м 53 0 водорода и 5 м 53 0 кислорода при давле-
нии 6 77 010 55 0 Па и температуре 100 5o 0С?
15. Какой объем занимает 10 кмоль азота при нормальных усло-
виях?
16. Какой объем занимают 10 кмоль кислорода при нормальных ус-
ловиях?
17. Сосуд емкостью V=10 м 53 0 заполнен 25 кг углекислоты (СО 42 0).
Определить абсолютное давление в сосуде, если температура в нем
t 5 0= 5 027 5o 0 C.
18. Какова плотность окиси углерода (СО) для 20 5o 0С и 710 мм рт.
ст., 5 0если при нормальных физических условиях она равна 1,251 кг/м 53 0?
19. Какова плотность кислорода при 0 5o 0С 5 0и давлении 600 мм
рт. ст., если при 760 мм рт. ст. и 15 5o 0С она равна 1,310 кг/м 53 0?
20. Во сколько раз больше воздуха по массе вмещает резервуар
при 10 5o 0С, чем при 50 5 o 0С, если давление остается неизменным?
8
.
21. Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50 л равна
80 кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом
при t=20 5o 0С до давления 100 Бар.
22. Определить массу кислорода в баллоне объемом 100 л, если
абсолютно давление 1,2 77 010 55 0 Па и температура t=16 5o 0C.
23. Определить подъемную силу воздушного шара, наполненного
водородом, если его объем равен 1 м 53 0 при давлении Р=750 мм рт. ст.
и температуре 15 5 o 0С.
24. Сжатый воздух в баллоне имеет температуру 15 5o 0С и давление
48 77 010 56 0 Па. Во сколько раз повысится давление в баллоне, если во
время пожара его температура повысится до 450 50 0С?
25. Воздух, заключенный в баллоне емкостью 0,9 м 53 0, выпускают в
атмосферу. Начальная температура воздуха 27 5 o 0С. Определить массу
выпущенного воздуха, если начальное давление составляло 93,2 бар,
конечное давление 42,2 бар, а температура воздуха снизилась на 17 5o 0С.
26. В 1 м 53 0воздух содержится 0,21 м 53 0кислорода и 0,79 м 53 0азо-
та. Определить массовый состав воздуха и парциальные давления кис-
лорода и азота.
27. В 1 м 53 0 воздуха содержится 0,21 м 53 0 кислорода и 0,79 м 53 0 азо-
та. Определить массовый состав воздуха и парциальные давления кис-
лорода и азота.
28. Смесь газов состоит из водорода и окиси углерода. Массовая
доля водорода С 4н2 0 = 6,67 %. Определить газовую постоянную смеси и
ее удельный объем при нормальных условиях.
29. Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из
1 м 53 0 генераторного газа и 1,5 м 53 0 воздуха, взятых при нормальных
условиях, и найти парциальные давления компонентов. Плотность ге-
нераторного газа принять 7 r 0 = 1,2 кг/м 53 0.
30. В цилиндр газового двигателя поступает смесь, состоящая из
20 массовых долей воздуха и одной доли коксового газа. Определить
плотность и удельный объем смеси при нормальных условиях.(Молеку-
лярная масса коксового газа - 11,5, газовая постоянная - 721,0.)
31. Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из уг-
лекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление
углекислого газа Р 4oo2 0=1,2 бар, 4 0а давление смеси Р 4cм 0=3 бар.
32. Газ при давлении Р 41 0=10 бар и температуре t 41 0=20 5o 0С 4 0нагрева-
ется при постоянном объеме до t 42 0=300 5o 0С. Определить конечное дав-
ление газа.
9
.
33. В закрытом сосуде емкостью V=0,3 м 53 0 содержится 2,75 кг
воздуха при давлении Р 41 0= 4 08 Бар и температуре t 41 0 = 25 5o 0C. Опреде-
лить давление и удельный объем после охлаждения воздуха до 0 5o 0С.
34. В закрытом сосуде заключен газ при давлении Р 41 0=28 Бар и
температуре t 41 0=120 5o 0C. Чему будет равно конечное давление Р 42 0, если
температура упадет до t 42 0= 25 5o 0С?
35. До какой температуры нужно нагреть газ при V 7 0= 7 0const, если
начальное давление газа Р 41 0= 2 Бар и температура t 41 0=20 5o 0C, а конеч-
ное давление Р 42 0 = 5 Бар?
36. Сосуд емкостью 90 л содержит воздух при давлении 8 Бар и
температуре 30 5o 0С. Определить количество тепла, которое необходимо
сообщить воздуху, чтобы повысить его давление при V 7 0= 7 0const до
16 Бар. Зависимость с = f(t) принять линейной.
37. В резервуаре объемом V = 0,5 м 53 0 находится углекислый газ
при давлении Р 41 0=6 бар и температуре t =527 5o 0С. Как изменится тем-
пература газа, если от него отвести 436 кДж тепла? Зависимость
теплоемкости от температуры принять линейной.
38. Какое количество тепла необходимо затратить, чтобы нагреть
2 м 53 0 воздуха при постоянном избыточном давлении Р = 2 бар от t 41 0 =
= 100 5o 0C до t 42 0 = 500 5o 0С? Какую работу совершит воздух? Давление
атмосферы принять 760 мм рт. ст.
39. В установке воздушного отопления воздух нагревается в ка-
лорифере от t 41 0 = -15 5o 0C до t 42 0 = 60 5o 0С при P = const. Какое коли-
чество тепла нужно затратить для нагрева 1000 м 53 0 воздуха? Теплоем-
кость принять постоянной, атмосферное давление принять 760 мм
рт. ст.
40. К 1 м 53 0 воздуха, находящемуся в цилиндре со свободно движу-
щимся поршнем, подводится при постоянном давлении 335 кДж тепла.
Объем воздуха при этом увеличивается до 1,5 м 53 0. Начальная темпера-
тура воздуха равна 15 5 o 0С. Какова будет конечная температура возду-
ха и какую работу совершит воздух?
41. 1 кг воздуха при температуре t=30 5 o 0C и начальном давлении
Р 41 0=1 Бар 4 0сжимается изотермически до конечного давления Р 42 0= 10 Бар.
Определить конечный объем, затрачиваемую работу и количество теп-
ла, отводимого от воздуха.
42. В воздушный двигатель подается 0,0139 м 53 0/с воздуха при Р 41 0=
= 5 Бар и t 41 0= 40 5o 0С. Определить мощность, полученную при изотер-
мическом расширении воздуха в машине, если Р 42 0= 1 Бар.
10
.
43. Воздух, при давлении Р 41 0=1,2 Бар, охлаждается до t 42 5o 0С.
Определить начальную температуру и работу, совершенную 1 кг воз-
духа.
44. Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха,
составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется
параметрами: t 41 0= 15 5o 0C, P 41 0 = 1 бар. Определить конечную температу-
ру и изменение внутренней энергии.
45. В процессе политропного сжатия затрачивается работа, рав-
ная 195 кДж, причем от газа отводится 250 кДж теплоты. Определить
показатель политропы.
46. В процессе политропного расширении воздуха сообщается
83,7 кДж тепла. Определить изменение внутренней энергии воздуха и
произведенную работу, если объем воздуха увеличивается в 10 раз, а
давление уменьшилось в 8 раз.
м 53 0 воздуха при давлении 8 Бар и температуре t 41 0= 18 5o 0C
cжимаются по политропе до P 42 0= 8 Бар, показатель политропы n =
=1,25. Какую работу надо затратить для получения 1 м 53 0 сжатого воз-
духа и какое количество тепла отводится при сжатии?
48. Определить энтропию 6,4 кг кислорода при Р=8 бар и t =
= 250 5o 0C. Теплоемкость считать постоянной.
49. Определить энтропию 1 кг кислорода при Р=6 Бар и t=300 5o 0С.
Теплоемкость считать постоянной.
50. Определить изменение энтропии 3 кг воздуха при нагревании
его по изобаре от 0 до 400 5o 0С.
51. К газу в круговом процессе подведено 250 кДж тепла. Терми-
ческий КПД равен 0,46. Определить работу, полученную за цикл.
52. В результате кругового процесса получена работа, равная 80
кДж, а отдано охладикДж тепла. Определить термический КПД
цикла.
53. Воздух из резервуара с постоянным давлением Р 41 0 =100 Бар и
температурой t 41 0 = 15 5o 0С вытекает в атмосферу через отверстие диа-
метром 10 мм. Определить скорость истечения и секундный расход.
54. В резервуаре, заполненном кислородом, поддерживают давле-
ние Р 41 0=50 Бар. Газ истекает через суживающееся сопло в среду с
давлением 40 Бар. Температура кислорода 100 5o 0С, площадь выходного
сечения сопла S=20 мм 52 0. Определить скорость истечения и расход.
11
.
2Контрольные вопросы
1. Предмет курса термодинамики.
2. Основные положения и определения термодинамики.
3. Параметры состояния.
4. Давление.
5. Температура.
6. Термическое уравнение состояния идеального газа.
7. Расчет плотности газов для произвольных значений Р и Т.
8. Способы задания состава газовых смесей.
9. Закон Амага, закон Дальтона.
10. Расчет газовой постоянной смеси.
11. Энергия.
12. Работа и теплота.
13. Энтальпия.
14. Понятие о теплоемкости.
15. Зависимость теплоемкости от температуры.
16. Теплоемкость газовой смеси.
17. Отношение теплоемкостей.
18. Взаимодействие системы с окружающей средой.
19. Уравнение первого закона термодинамики.
20. Равновесные термодинамические процессы и их обратимость.
21. Закономерности термодинамических процессов.
22. Зависимость между параметрами газа в политропном процессе.
23. Работа, внутренняя энергия и теплота политропного процесса.
24. Исследование политропного процесса.
25. Определение показателя политропы.
26. Характеристики политропных процессов в зависимости от зна-
чения показателя политропы.
27. Положение второго закона термодинамики. Циклы прямые и об-
ратные.
28. Цикл Карно.
29. Теорема Карно.
30. Энтропия.
31. Физический смысл энтропии.
32. Уравнения состояния реальных газов.
33. Водяной пар. Парообразование при постоянном давлении.
34. Изменение агрегатного состояния.
35. Параметры состояния воды и водяного пара.
12
.
36. Т-S диаграмма водяного пара.
37. i-S диаграмма водяного пара.
38. Основные уравнения газового потока.
39. Располагаемая работа газа в потоке.
40. Скорость истечения и расход газа.
41. Истечение газа из резервуара неограниченной емкости.
42. Расширяющие сопла.
43. Истечение при наличии трения.
44. Дросселирование газа.
45. Работа и мощность на привод компрессора.
46. Многоступенчатый компрессор.
47. Детандеры.
48. Цикл воздушной холодильной машины.
49. Цикл парокомпрессионной холодильной машины.
50. Цикл теплового насоса.
51. Парогазовые смеси.
52. i-d диаграмма влажного воздуха.
23. Теплопередача
Во второй части изучение дисциплины предусматривает:
1) самостоятельную работу с учебником (2,5 ч в неделю);
2) выполнение контрольной работы, которая содержит 4 задачи и
4 вопроса (12 ч);
3) курс обзорных лекций (8 ч);
4) лабораторный практикум (8 ч);
5) экзамен.
3.1. Рабочая программа курса "Теплопередача"
1. Виды теплообмена. Теплопроводность. Конвективный теплооб-
мен. Теплообмен излучением. Радиационно-конвективный теплообмен.
Теплопередача. История развития науки о теплообмене [1, c.239-243].
2. Основные понятия и определения. Тепловой поток. Плотность
теплового потока. Температурное поле. Стационарное и нестационар-
ное температурное поле. Изотермические поверхности. Изотермы. Тем-
пературный градиент. Плотность потока излучениям. Поглощательная,
пропускательная и отражательная способности тел [1, c.245-248].
13
.
3. Закон Фурье. Закон Ньютона. Закон Фика. Законы теплообмена
излучением, закон Планка, закон Стефана-Больцмана, закон Кирхгофа)
[1, c.248-254].
4. Дифференциальное уравнение энергии. Дифференциальное урав-
нение теплоотдачи. Дифференциальное уравнение массообмена. Диффе-
ренциальные уравнения движения сплошности. Математическая формули-
ровка задач теплообмена [1, c.256-265].
5. Теория подобия физических явлений. Константы подобия. Числа
подобия. Теоремы подобия [1, c.265-270].
6. Теплопроводность при стационарном режиме. Коэффициент теп-
лопроводности. Теплопроводность плоской стенки при граничных усло-
виях 1 рода (t 41 0=const). Теплопроводность многослойной плоской
стенки. Теплопроводность плоской стенки при граничных условиях 3
рода (теплопередача). Теплопроводность цилиндрической стенки. Теп-
лопередача через цилиндрическую стенку. Контактные термические
сопротивления [1, c.270-284].
7. Теплоотдача. Физика процесса теплоотдачи. Гидродинамический
пограничный слой. Способы получения расчетных формул для теплоот-
дачи. Применение теории подобия к явлению теплоотдачи. Влияние
тепловой нагрузки и направления теплового потока на коэффициент
теплоотдачи [1, c.306-315].
8. Теплоотдача пластины при ламинарном турбулентном погранич-
ном слое [1, c.329-330, 331-332].
9. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах и ка-
налах. Начальный участок. Вязкостный и вязкостно-гравитационный
режимы течения [1, c.334-335]. Теплообмен за пределами начального
участка. Теплообмен с учетом начального участка [1, c.339-341].
10. Теплоотдачи в поле гравитационных сил. Дополнительные числа
подобия. Теплоотдачи при свободном движении. Теплоотдача в замкну-
тых и открытых прослойках [1, c.344-348].
11. Теплопередача через ребристую плоскую стенку [11, c.53-56].
12. Теплопроводность прямого ребра переменного сечения [1,
c.57-59].
13. Пути интенсификации теплопередачи [11, c.46-48].
14. Критический диаметр тепловой изоляции цилиндрической стенки
[11, c.40-42].
14
.
3.2. Контрольная работа
Таблица вариантов задания
ш1.0
╔══════════════╦═════════════╦═════════════════╦════════════════╗
║Две последние ║Номер вариан-║ ║ ║
║цифры шифра ║ та контроль-║ Номера задач ║ Номера вопросов║
║студента ║ ной работы ║ ║ ║
╠══════════════╬═════════════╬═════════════════╬════════════════╣
║ ║ ║ ║ ║
║ 1,16,31 ║ 1 ║ 17,54,32,48 ║ 3,10,21,31 ║
║ 2,17,32 ║ 2 ║ 15,53,31,47 ║ 4,10,22,23 ║
║ 3,18,33 ║ 3 ║ 60,52,30,46 ║ 5,12,23,34 ║
║ 4,19,34 ║ 4 ║ 58,51,29,45 ║ 6,13,24,35 ║
║ 5,20,35 ║ 5 ║ 34,16,28,44 ║ 7,21,25,37 ║
║ 6,21,36 ║ 6 ║ 33,55,27,43 ║ 8,22,26,36 ║
║ 7,22,37 ║ 7 ║ 1,6, 18,56 ║ 9,23,28,39 ║
║ 8,23,38 ║ 8 ║ 2,7, 19,57 ║ 3,12,25,36 ║
║ 9,24,39 ║ 9 ║ 3,8, 20,36 ║ 4,13,26,35 ║
║ 10,25,40 ║ 10 ║ 4,9, 21,37 ║ 5,14,27,34 ║
║ 11,26,41 ║ 11 ║ 5,10,22,38 ║ 6,15,28,33 ║
║ 12,27,42 ║ 12 ║ 6,11,23,39 ║ 7,16,29,17 ║
║ 13,28,43 ║ 13 ║ 7,12,24,40 ║ 8,17,30,37 ║
║ 14,29,44 ║ 14 ║ 8,13,25,41 ║ 7,18,31,39 ║
║ 15,30,45 ║ 15 ║ 9,14,26,42 ║ 8,19,32,38 ║
╚══════════════╩═════════════╩═════════════════╩════════════════╝
ш1.5
2Задачи
1. Определить количество теплоты, передаваемой за 1 ч через
алюминиевую стенку ( 7l 0 = 175 Вт/м 77 0 град) размером 2х1 м и толщиной
10 мм, если температуры поверхностей t 41 0= 60 5o 0C, t 42 0= 55 5o 0C.
2. Определить количество теплоты, передаваемой за 1 ч через
стальную стенку ( 7l 0=70 Вт/м 77 0град) размером 1х0,5 м и толщиной 5 мм,
если температура поверхностей t 41 0=90 5o 0C t 42 0=80 5o 0C.
3. Определить количество теплоты, передаваемой за 1 ч через
железобетонную стенку ( 7l 0= 1,5 Вт/м 77 0град) размером 2,5х5 м и толщи-
ной 100 мм, если температура поверхностей t 41 0=-20 5o 0C, t 42 0=20 5o 0C.
4. Определить количество теплоты, передаваемой за 1 ч через
кирпичную стенку ( 7l 0= 0,8 Вт/м 77 0град) размером 5х2,5 м и толщиной
240 мм, если температура поверхностей t 41 0=-40 5o 0C, t 42 0=20 5o 0C.
5. Определить количество теплоты, передаваемой за 0,5 ч через
стеклянную стенку ( 7l 0 = 0,5 Вт/м 77 0град) размером 1х0,5 м и толщиной
3 мм, если температуры поверхностей t 42 0=15 5o 0C, t 42 0=-25 5o 0C.
15
.
6. Определить плотность теплового потока через стенку, состоя-
щую из слоя меди ( 7d 41 0=2 мм) и стали ( 7d 42 0=4 мм), если температуры по-
верхностей стенки t 41 0= 40 5o 0C, 4 0t 42 0= 15 5o 0C ( 7l 4м 0= 395 Вт/м 77 0град, 7l 4ст 0 =
= 65 Вт/м 77 0град). Дать график изменения температуры в стенке.
7. Определить плотность теплового потока через стенку, состоя-
щую из слоя алюминия ( 7d 41 0=3 мм) и никеля ( 7d 42 0=0,2 мм), если темпе-
ратуры поверхности стенки t 41 0= 80 5o 0C, t 42 0= 65 5o 0C ( 7l 4ал 0=201 Вт/м 77 0град,
7l 4ник 0= 67 Вт/м 77 0град). Определить температуру поверхностей соприкос-
новения.
8. Определить плотность теплового потока через стенку, состоя-
щую из слоя стали ( 7d 41 0= 2,5 мм) и слоя олова ( 7d 42 0= 0,2 мм), если
температуры поверхностей стенки t 41 0 = 85 5o 0С, t 42 0 = 70 5o 0С ( 7l 4ст 0 =
= 65 Вт/м 77 0град, 7l 4ол 0 = 65 Вт/м 77 0град). Определить температуры сопри-
касающихся слоев.
9. Определить плотность теплового потока через стенку, состоя-
щую из слоя стали ( 7d 41 0 = 2 мм) и теплоизоляции из асбеста ( 7d 4из 0 =
= 10 мм), если температуры поверхностей стенки t 41 0= 0 5o 0С, t 42 0= 20 5o 0С
( 7l 4ст 0= 65 Вт/м 77 0град, 7l 4из 0= 0,06 Вт/м 77 0град). Определить температуру
стыка слоев.
10. Определить плотность теплового потока через стенку, состоя-
щую из слоя алюминия ( 7d 41 0= 3 мм) и теплоизоляции из минеральной ва-
ты ( 7d 4из 0= 20 мм), если температуры поверхностей стенки t 41 0= -10 5o 0С,
t 42 0= 20 5o 0C ( 7l 4ал 0= 200 Вт/м 77 0град, 7l 4из 0= 0,054 Вт/м 77 0град). Определить
температуру стыка слоев.
11. Определить плотность теплового потока через стенку, состо-
ящую из слоя стали ( 7d 41 0= 4 мм) и алюминия ( 7d 42 0= 2 мм), если темпера-
туры поверхностей стенки t 41 0= 60 5o 0С, t 42 0= 45 5o 0С, термическое сопро-
тивление контакта R = 0,1 м 77 0град/Вт ( 7l 4ст 0 = 65 Вт/м 77 0град, 7l 4ал 0 =
= 200 Вт/м 77 0град). Определить температуру алюминиевой стенки в мес-
те контакта.
12. Определить плотность теплового потока через стенку, состо-
ящую из слоя стали ( 7d 41 0= 4 мм) и меди ( 7d 42 0= 1 мм), если температуры
поверхностей стенки t 41 0= 60 5o 0С, t 42 0= 40 5o 0С, термическое сопротивле-
ние контакта R= 0,02 м 77 0град/Вт. Определить температуру стальной
стенки в месте контакта ( 7l 4ст 0= 65 Вт/м 77 0град, 7l 4м 0 = 395 Вт/м 77 0град).
13. Определить плотность теплового потока через стенку, состо-
ящую из слоя стали ( 7d 41 0= 8 мм) и слоя никеля ( 7d 42 0= 0,5 мм), если
16
.
температуры поверхностей стенки t 41 0= -8 5o 0С, t 42 0= 22 5o 0С, термическое
сопротивление контакта R 4к 0= 0,01 м 52 77 0град/Вт ( 7l 4ст 0=65 Вт/м 77 0град, 7l 4ник 0=
= 67 Вт/м 77 0град). Определить перепад температуры в контактном соп-
ротивлении.
14. Определить плотность теплового потока через стенку, состо-
ящую из слоя меди ( 7d 41 0= 2 мм) и слоя олова ( 7d 42 0= 0,2 мм), если тем-
пературы поверхностей стенки t 41 0= 80 5o 0С, t 42 0= 65 5o 0С, термическое
контактное сопротивление R 4k 0 = 0,1 м 77 0град/Вт, ( 7l 4м 0 = 395 Вт/м 77 0град,
7l 4ол 0= 55 Вт/м 77 0град). Определить перепад температуры на контактном
сопротивлении.
15. Определить плотность теплового потока через стенку камеры,
состоящую из слоя стали ( 7d 41 0= 2 мм) и слоя теплоизоляции из асбеста
( 7d 4из 0= 6 мм), если коэффициенты теплоотдачи 7a 41 0= 20 Вт/м 52 77 0град, 7a 42 0 =
= 5 Вт/м 52 77 0град, температуры сред t 41 0 = -8 5o 0С, t 42 0 = 20 5o 0С ( 7l 4ст 0 =
= 65 Вт/м 77 0град, 7l 4из 0= 0,006 Вт/м 77 0град).
16. Определить плотность теплового потока через стенку камеры,
состоящей из слоя стали ( 7d 41 0= 2,5 мм) и слоя асбеста ( 7d 4из 0 = 6 мм),
если коэффициенты теплоотдачи 7a 41 0 = 30 Вт/м 52 77 0град, 7a 42 0 =
= 10 Вт/м 52 77 0град, температуры 9 0сред 9t 41 0= -10 5o 0С, 9 t 42 0= 20 5o 0С ( 7l 4ст 0=
= 65 Вт/м 77 0град, 7l 4из 0= 0,06 Вт/м 77 0град).
17. Определить плотность теплового потока через стенку из же-
лезобетона 7d 0= 200 мм, если коэффициенты теплоотдачи 7a 41 0 = 20 Вт/м 52 77
77 0град, 7 a 42 0= 60 Вт/м 52 77 0град, температуры сред t 41 0= 20 5o 0С, t 42 0= -8 5o 0С
( 7l 0= 1,5 Вт/м 77 0град). Изобразить изменение температуры.
18. Определить температуру внутренней поверхности стенки холо-
дильной камеры, выполненной из стали 7d 0= 2 мм, если t 41 0= -20 5o 0C, t 42 0=
= 20 5o 0C; 7a 41 0= 25 Вт/м 52 77 0град, 7a 42 0= 15 Вт/м 52 77 0град, 7l 0= 65 Вт/м 77 0град.
19. По условиям задачи 18 определить температуру внутренней
поверхности стенки камеры, если t 41 0= -15 5o 0С.
20. По условиям задачи 18 определить температуру наружной по-
верхности стенки камеры.
21. По условиям задачи 18 определить температуру наружной по-
верхности стенки камеры, если t 42 0= -5 5o 0С.
22. Известно, что плотность теплового потока через стенку,
состоящую из слоя стали ( 7d 41 0= 1,5 мм) и теплоизоляции из асбеста
( 7d 4из 0= 4 мм), составляет q = 20 Вт/м 52 77 0град. Определить температуру
среды t 41 0, если 7a 41 0 = 10 Вт/м 52 77 0град, 7a 42 0 = 30 Вт/м 52 77 0град, t 42 0= 35 5o 0C,
7l 4ст 0= 65 Вт/м 77 0град, 7l 4из 0= 0,06 Вт/м 77 0град.
17
.
23. По условиям задачи 22 определить температуру среды t 41 0, ес-
ли 7 a 42 0= 50 Вт/м 52 77 0град.
24. По условиям задачи 22 определить температуру среды t 42 0, ес-
ли 7 a 41 0= 25 Вт/м 52 77 0град.
25. По трубопроводу внутренним диаметром d 41 0= 16 мм и толщиной
стенки 2 мм течет хладагент с температурой t 41 0= -30 5o 0С. Определить
теплопритоки из окружающей среды на 1 погонный метр трубопровода,
если на него положена теплоизоляция толщиной 5 мм из стекловаты,
t 42 0= 20 5o 0С, 7 a 41 0= 60 Вт/м 52 77 0град, 7 a 42 0= 20 Вт/м 52 77 0град, трубопровод вы-
полнен из стали 7l 4ст 0= 65 Вт/м 52 77 0град, 7l 4из 0= 0,049 Вт/м 52 77 0град.
26. По условиям задачи 25 определить теплопритоки из окружаю-
щей среды на 1 м погонный трубопровода, если d 41 0= 12 мм.
27. По условиям задачи 25 определить теплопритоки из окружаю-
щей среды, если 7 a 41 0= 100 Вт/м 52 77 0град.
28. По условиям задачи 25 определить теплопритоки из окружаю-
щей среды на 1 м погонный трубопровода, если 7 a 42 0 = 10 Вт/м 52 77 0град.
29. По условиям задачи 25 определить теплопритоки из окружаю-
щей среды на 1 м погонный трубопровода, если t 41 0= -25 5o 0С.
30. По условиям задачи 25 определить теплопритоки из окружаю-
щей среды на 1 м погонный трубопровода, если t 42 0= -10 5o 0С.
31. Выполняет ли свою роль тепловая изоляция с 7l 0=0,1 Вт/м 77 0град
толщиной 30 мм, наложенная на трубопровод диаметром 70 мм, если ко-
эффициент теплоотдачи 7 a 0= 11 Вт/м 52 77 0град?
32. По условиям задачи 31 определить, выполнит ли свою роль
тепловая изоляция, если 8 7a 0= 3 Вт/м 52 77 0град.
33. При какой толщине тепловой изоляции, наложенной на элект-
ропровод диаметров 4 мм, с 7l 4из 0= 0,16 Вт/м 77 0град, теплоотдача будет
максимальной, если 7 a 0= 10 Вт/м 52 77 0град?
34. По условиям задачи 33 определить, при какой толщине тепло-
вой изоляции будет максимальная теплоотдача, если диаметр провода
8 мм.
35. Какое значение должен иметь коэффициент теплопроводности
тепловой изоляции, наложенной на паропровод диаметром 250 мм, если
7a 0= 12 Вт/м 52 77 0град?
36. Условия задачи 35, если 7 a 0 = 10 Вт/м 52 77 0град.
37. Условия задачи 35, если диаметр трубопровода 180 мм.
38. Определить количество теплоты, отдаваемой вертикальной
стеной, если высота 2 м, ширина 1 м, температура стены 120 5o 0С,
температура окружающего воздуха 20 5o 0С.
18
.
39. Условия задачи 38, если температура стены 100 5o 0С.
40. Условия задачи 38, если высота стены 1 м.
41. Условия задачи 38, если температура воздуха 25 5o 0С.
42. Определить количество теплоты, отдаваемой горизонтальной
плитой, обращенной вверх, если размеры плиты 1 х 0,5 м, температура
плиты 60 5o 0С, температура окружающего воздуха 20 5o 0С.
43. Условия задачи 42, если температура плиты 45 5o 0С.
44. Условия задачи 42, если температура окружающего воздуха
15 5o 0С.
45. Условия задачи 42, если размеры плиты 0,25х1 м.
46. Условия задачи 42, если плита обращена вниз.
47. Условия задачи 42, если плита наклонена под углом 30 5o 0 к
горизонту.
48. Условия задачи 42, если плита наклонена под углом 60 5o 0 к
горизонту.
49. Определить удельный тепловой поток через воздушную прос-
лойку в стене, если ее толщина 25 мм, температура поверхностей
прослойки 120 5o 0С и 40 5o 0С.
50. Условия задачи 49, если толщина прослойки 40 мм.
51. Определить удельный тепловой поток через открытый зазор
между стенками высотой 1,5 м, если температура стенок 120 5o 0С, тем-
пература воздуха 20 5o 0С, ширина зазора соответствует критической
величине.
52. Условия задачи 51, если температура воздуха 30 5o 0С.
53. Определить количество теплоты, отдаваемой при течении воды
в трубе диаметром 40 мм, если скорость воды 2 м/с, температура во-
ды 80 5o 0С, температура стенки 60 5o 0С, длина трубы 4 м.
54. Условия задачи 53, если скорость воды 0,05 м/с.
55. Условия задачи 53, если диаметр трубопровода 20 мм.
56. Определить количество теплоты, отдаваемой от горизонталь-
ного цилиндра диаметром 20 мм и длиной 2 м к окружающему воздуху,
если температура поверхности цилиндра 200 5o 0С, а температура возду-
ха 20 5o 0С.
57. Условия задачи 56 при диаметре цилиндра 40 мм.
58. Условия задачи 56 при диаметре цилиндра 60 мм.
59. Условия задачи 56 при температуре поверхности цилиндра
300 5o 0С.
60. Условия задачи 56 при температуре поверхности цилиндра
400 5o 0С.
19
.
2Контрольные вопросы
1. Виды теплообмена.
2. Тепловой поток, плотность теплового потока, температурное
поле.
3. Изотермические поверхности, температурный градиент.
4. Плотность потока собственного излучения. Поглощательная,
отражательная и пропускательная способности тела.
5. Абсолютно белое, абсолютно черное и зеркальное тело.
6. Закон Фурье.
7. Закон Ньютона для теплоотдачи.
8. Массообмен. Закон Фика.
9. Закон Планка, закон Вина.
10. Закон Стефана-Больцмана.
11. Закон Кирхгофа.
12. Дифференциальное уравнение энергии.
13. Дифференциальное уравнение теплоотдачи.
14. Дифференциальное уравнение массообмена.
15. Дифференциальное уравнение движения и сплошности.
16. Математическая формулировка задач теплообмена.
17. Основы теории подобия физических явлений.
18. Теория подобия.
19. Коэффициент теплопроводности.
20. Теплопроводность плоской стенки при граничных условиях 1
рода.
21. Контактные термические сопротивления многослойной плоской
стенки.
22. Теплопередача через плоскую стенку.
23. Теплопроводность цилиндрической стенки при граничных условиях
1 рода.
24. Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки при гра-
ничных условиях 1 рода.
25. Теплопередача через цилиндрическую стенку.
26. Теплоотдача плоской пластины при ламинарном пограничном слое.
27. Теплоотдача плоской пластины при турбулентном пограничном слое.
28. Теплоотдача при внешнем обтекании трубы.
29. Теплоотдача при обтекании пучка труб.
30. Физические основы процесса теплоотдачи в трубах.
31. Расчет теплоотдачи в трубах.
20
.
32. Условия подобия потоков в полях массовых сил.
33. Теплоотдача стенки при свободном движении.
34. Теплообмен в прослойках.
35. Теплообмен в зазорах.
36. Теплопередача через ребристую стенку.
37. Теплопроводность прямого ребра переменного сечения.
38. Пути интенсификации теплопередачи.
39. Критический диаметр тепловой изоляции цилиндрической стенки.
24. Теплообмен при фазовых превращениях
Изучение дисциплины предусматривает:
1) самостоятельную работу с учебником (1,5 ч в неделю);
2) выполнение контрольной работы, которая содержит 3 задачи и
2 вопроса;
3) курс лекций - 6 ч;
4) лабораторный практикум - 4 ч;
5) экзамен.
4.1. Рабочая программа курса
1. Теплообмен при конденсации. Процесс конденсации чистого па-
ра. Пленочная и капельная конденсация. Термическое сопротивление
при пленочной конденсации. Коэффициент конденсации. Ламинарное те-
чение пленки конденсата. Пленочная конденсация на вертикальной
стенке. Решение Нуссельта. Учет волнообразования в пленке конден-
сата. Расчет конденсации при турбулентном течении пленки конденса-
та на вертикальной стенке. Конденсация на горизонтальной трубе.
Конденсация пара, движущегося внутри труб. Пленочная конденсация
на пучке труб [1, c.263-285].
2. Теплообмен при кипении. Процесс парообразования (кипения).
Процесс кипения в большом объеме. Конвективный процесс кипения.
Развитый пузырьковый процесс кипения. Пленочный режим кипения.
Критический режим кипения. Расчет теплообмена при пузырьковом ки-
пении. Теплоотдача при кипении в трубах [1, c.405-412].
3. Теплообменные аппараты. Виды теплообменных аппаратов и схе-
мы движения теплоносителей. Температурные поля для прямотока и
противотока. Уравнения теплового баланса и теплопередачи для теп-
лообменных аппаратов. Среднелогарифмический температурный напор.
21
.
Расчет среднего температурного напора. Сравнение прямоточной и
противоточной схем движения теплоносителей. Расчет конечной темпе-
ратуры "горячего" теплоносителя. Расчет конечной температуры "хо-
лодного" теплоносителя.
4.2. Контрольная работа
2Задачи
1. Определить количество сконденсированного сухого насыщенного
неподвижного водяного пара за время 7 t 0 на вертикальной стенке высо-
той h и шириной b при давлении Р и температуре t 4c 0. Исходные данные
приведены в табл.1 по вариантам задания.
3Указание: 0 расчет выполнять через теплоту конденсации. Коэффи-
циент теплоотдачи определить через уравнение Нуссельта для конден-
сации. Физические свойства водяного пара взять из [4].
Таблица 1
ш1.0
╔═══════════╦══════════╦══════════╦══════════╦═════════╦═════════╗
║ Номер ║ 7t 0,ч ║ h, м ║ b, м ║ t 4c 0, 5o 0C ║ P, Бар ║
║ варианта ║ ║ ║ ║ ║ ║
╠═══════════╬══════════╬══════════╬══════════╬═════════╬═════════╣
║ ║ ║ ║ ║ ║ ║
║ 1 ║ 0,2 ║ 0,2 ║ 0,4 ║ 40 ║ 0,49 ║
║ 2 ║ 0,2 ║ 0,2 ║ 0,4 ║ 40 ║ 0,98 ║
║ 3 ║ 0,2 ║ 0,3 ║ 0,4 ║ 60 ║ 1,47 ║
║ 4 ║ 0,2 ║ 0,3 ║ 0,4 ║ 60 ║ 1,96 ║
║ 5 ║ 0,3 ║ 0,4 ║ 0,4 ║ 80 ║ 2,94 ║
║ 6 ║ 0,3 ║ 0,4 ║ 0,4 ║ 100 ║ 3,92 ║
║ 7 ║ 0,3 ║ 0,5 ║ 0,4 ║ 100 ║ 4,9 ║
║ 8 ║ 0,3 ║ 0,5 ║ 0,5 ║ 100 ║ 5,89 ║
║ 9 ║ 0,5 ║ 0,5 ║ 0,5 ║ 100 ║ 6,87 ║
║ 10 ║ 0,5 ║ 0,6 ║ 0,5 ║ 120 ║ 7,85 ║
║ 11 ║ 0,5 ║ 0,5 ║ 0,5 ║ 140 ║ 8,83 ║
║ 12 ║ 0,5 ║ 0,6 ║ 0,5 ║ 160 ║ 9,81 ║
║ 13 ║ 1 ║ 0,7 ║ 0,5 ║ 180 ║ 19,6 ║
║ 14 ║ 1 ║ 0,7 ║ 0,5 ║ 190 ║ 29,4 ║
║ 15 ║ 1 ║ 0,7 ║ 0,5 ║ 200 ║ 29,2 ║
║ ║ ║ ║ ║ ║ ║
╚═══════════╩══════════╩══════════╩══════════╩═════════╩═════════╝
ш1.5
2. Определить количество водяного пара, получаемого в пароге-
нераторе в единицу времени в пузырьковом режиме кипения при давле-
нии Р, если температура нагревателя t 4c 0 и его площадь S. Исходные
данные по вариантам задания - в табл.2.
22
.
Таблица 2
ш1.0
╔════════════════╦══════════╦═══════════╦═══════════╗
║ Номер ║ P, Бар ║ t 4c 0, 5o 0С ║ S, м 52 0 ║
║ варианта ║ ║ ║ ║
╠════════════════╬══════════╬═══════════╬═══════════╣
║ 1 ║ 0,49 ║ 90 ║ 0,4 ║
║ 2 ║ 0,98 ║ 100 ║ 0,4 ║
║ 3 ║ 1,47 ║ 120 ║ 0,4 ║
║ 4 ║ 1,96 ║ 130 ║ 0,4 ║
║ 5 ║ 2,94 ║ 140 ║ 0,3 ║
║ 6 ║ 3,92 ║ 150 ║ 0,3 ║
║ 7 ║ 4,9 ║ 160 ║ 0,3 ║
║ 8 ║ 5,89 ║ 170 ║ 0,3 ║
║ 9 ║ 6,87 ║ 180 ║ 0,2 ║
║ 10 ║ 7,85 ║ 185 ║ 0,2 ║
║ 11 ║ 8,83 ║ 195 ║ 0,2 ║
║ 12 ║ 9,81 ║ 200 ║ 0,2 ║
║ 13 ║ 19,6 ║ 240 ║ 0,1 ║
║ 14 ║ 29,4 ║ 250 ║ 0,1 ║
║ 15 ║ 39,2 ║ 260 ║ 0,1 ║
╚════════════════╩══════════╩═══════════╩═══════════╝
ш1.5
3. Определить поверхность теплообмена для теплообменного аппа-
рата, в котором "горячий" теплоноситель изменяет температуру от
t" 41 0 до t" 41 0, "холодный" теплоноситель от t' 42 0 до t" 42 0, если тепло-
вая мощность аппарата Q и коэффициент теплопередачи К. Расчет вы-
полнять для случая прямотока и противотока, дать сравнительную
оценку результатов расчета. Исходные данные по вариантам задания
приведены в табл.3.
Таблица 3
ш1.0
╔════════╦════════╦═══════╦════════╦══════╦═════════════╦═══════╗
║ Номер ║t' 41 0, 5o 0С ║t" 41 0, 5o 0С ║ t' 42 0,С 5o 0 ║t" 42 0, 5o 0С║ К, Вт/м 52 0град ║ Q, Вт ║
║варианта║ ║ ║ ║ ║ ║ ║
╠════════╬════════╬═══════╬════════╬══════╬═════════════╬═══════╣
║ 1 ║ 100 ║ 90 ║ 50 ║ 80 ║ 150 ║ 25000 ║
║ 2 ║ 100 ║ 80 ║ 50 ║ 70 ║ 150 ║ 25000 ║
║ 3 ║ 90 ║ 80 ║ 45 ║ 60 ║ 150 ║ 25000 ║
║ 4 ║ 90 ║ 70 ║ 45 ║ 55 ║ 150 ║ 25000 ║
║ 5 ║ 80 ║ 70 ║ 40 ║ 60 ║ 160 ║ 20000 ║
║ 6 ║ 80 ║ 60 ║ 40 ║ 55 ║ 160 ║ 20000 ║
║ 7 ║ 70 ║ 50 ║ 35 ║ 50 ║ 160 ║ 20000 ║
║ 8 ║ 70 ║ 50 ║ 35 ║ 40 ║ 160 ║ 20000 ║
║ 9 ║ 60 ║ 50 ║ 30 ║ 40 ║ 170 ║ 15000 ║
║ 10 ║ 60 ║ 40 ║ 25 ║ 35 ║ 170 ║ 15000 ║
║ 11 ║ 50 ║ 40 ║ 25 ║ 30 ║ 170 ║ 15000 ║
║ 12 ║ 40 ║ 30 ║ 20 ║ 25 ║ 170 ║ 15000 ║
║ 13 ║ 40 ║ 20 ║ 15 ║ 10 ║ 180 ║ 10000 ║
║ 14 ║ 30 ║ 20 ║ 15 ║ 15 ║ 180 ║ 10000 ║
║ 15 ║ 30 ║ 10 ║ 10 ║ 5 ║ 180 ║ 10000 ║
╚════════╩════════╩═══════╩════════╩══════╩═════════════╩═══════╝
ш1.5
23
.
2Контрольные вопросы
1. Процесс конденсации чистого пара.
2. Пленочная и капельная конденсация.
3. Термическое сопротивление при пленочной конденсации.
4. Коэффициент конденсации.
5. Ламинарное течение пленки конденсата.
6. Пленочная конденсация на вертикальной стенке.
7. Решение Нуссельта.
8. Учет волнообразования в пленке конденсанта.
9. Расчет конденсации при турбулентном течении пленки конденсата
на вертикальной стенке.
10. Конденсация на горизонтальной трубе.
11. Конденсация пара, движущегося внутри труб.
12. Пленочная конденсация на пучке труб.
13. Процесс парообразования (кипения).
14. Процесс кипения в большом объеме.
15. Конвективный процесс кипения.
16. Развитый пузырьковый процесс кипения.
17. Пленочный режим кипения.
18. Критический режим кипения.
19. Расчет теплообмена при пузырьковом кипении.
20. Теплоотдача при кипении в трубах.
21. Виды теплообменных аппаратов и схемы движения теплоносителей.
22. Температурные поля для прямотока и противотока.
23. Уравнения теплового баланса и теплопередачи для теплообменных
аппаратов.
24. Среднелогарифмический температурный напор.
25. Расчет среднего температурного напора.
26. Сравнение прямоточной и противоточной схем движения теплоноси-
телей.
27. Расчет конечной температуры "горячего" теплоносителя.
28. Расчет конечной температуры "холодного" теплоносителя.
24
.
Контрольные вопросы по вариантам заданий приведены в табл.4.
Таблица 4
Л+
╔═══════════╦════════════╦════════════╦═════════════╗
║ Номер ║ Номера ║ Номера ║ Номера ║
║ варианта ║ вопросов ║ варианта ║ вопросов ║
╠═══════════╬════════════╬════════════╬═════════════╣
║ 1 ║ 1,15 ║ 9 ║ 9,23 ║
║ 2 ║ 2,16 ║ 10 ║ 10,24 ║
║ 3 ║ 3,17 ║ 11 ║ 11,25 ║
║ 4 ║ 4,18 ║ 12 ║ 12,26 ║
║ 5 ║ 5,19 ║ 13 ║ 13,27 ║
║ 6 ║ 6,20 ║ 14 ║ 14,28 ║
║ 7 ║ 7,21 ║ 15 ║ 15,27 ║
║ 8 ║ 8,22 ║ ║ ║
╚═══════════╩════════════╩════════════╩═════════════╝
25
.
2Оглавление
Стр.
Введение................................................. 3
1. Общие методические указания........................... 3
2. Первый семестр обучения............................... 5
3. Второй семестр обучения............................... 13
4. Третий семестр обучения............................... 21
26
.
