где mi – масса отдельного компонента.
Среднеобъемное давление (рm) представляет сумму произведений величин элементарных объемов на значения соответствующих им локальных давлений, деленную на свободный объем помещения.
где р – значение локального давления в элементарном объеме dV.
Среднеобъемная температура:
где Т – значение локальной температуры в элементарном объеме dV.
Материальный и тепловой баланс внутреннего пожара
Масса газовой среды mс в объеме помещения может быть определена с учетом величин объема и среднеобъемной плотности:
mс = rm V.
Уравнение материального баланса пожара в помещении:
mс = um + Gв – Gг.
где Gв – расход поступающего воздуха; Gг – расход дымовых газов; um – массовая скорость выгорания.
Уравнение баланса кислорода:
m1 = Gв w1в – Gг w1г – h um L1,
где m1 – масса кислорода; w1 – среднеобъемная концентрация (массовая доля) кислорода; w1в – концентрация кислорода в окружающем воздухе; h – коэффициент полноты сгорания; L1 – масса кислорода, необходимая для сгорания единицы массы горючего материала.
Уравнение баланса продуктов горения:
m2= h um L2 + Gв w2в – Gг w2г,
где m2 – масса продуктов горения; w2 – среднеобъемная концентрация продуктов горения; L2 – количество продуктов, образующихся в результате сгорания единицы массы горючего материала; w2г – концентрация продуктов горения в уходящих газах; w2в – содержание продуктов горения в окружающей среде.
Уравнение баланса инертного газа:
m3 = Gв w3в – Gг w3г,
где m3 – масса инертных газов в объеме помещения; w3в – концентрация инертных газов в окружающей среде; w3г – концентрация инертных газов в отходящих газах.
Изменение количества теплоты газовой среды помещения при пожаре может быть определено с использованием уравнения энергетического баланса:
∆Qс= h um Qpн + Gв Нв – Gг Hг + um Hп – Qw – Qл,
где Qpн – теплота сгорания; Cрв – изобарная теплоемкость воздуха; Tв – температура наружного воздуха; Нв – энтальпия наружного воздуха; Нг – энтальпия дымовых газов; Нп – энтальпия продуктов газификации; Qw – теплота, расходуемая на нагрев ограждающих конструкций; Qл – теплота, рассеиваемая в виде лучевых потоков через открытые проемы.
Тема 6 Теплообмен теплопроводностью 6.1 Основы теории теплообмена. Стационарная теплопроводность 6.2 Параметры теплообмена теплопроводностью. 6.3 Нестационарная теплопроводность 6.4 Параметры нестационарного теплообмена 6.5 Лабораторная работа по теме 6
СТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Процесс передачи энергии от более нагретых тел к менее нагретым, обусловленный хаотическим ненаправленным движением микрочастиц, называется теплопроводностью.
Теплопроводность – молекулярный процесс передачи теплоты, обусловленный движением микроструктурных частиц вещества (молекул, атомов, ионов, электронов).
Стационарная теплопроводность – способ передачи теплоты между телами при их непосредственном контакте при условии постоянства значения температуры в различные моменты времени.
Условием теплопереноса является наличие разности температур тел, участвующих в теплообмене,
Изотерма – линия, связывающая точки с одинаковой температурой.
Поверхность, в любой точке которой температура остается постоянной, называется изотермической.
Конвекция – процесс передачи тепла из одной части пространства в другую перемещающимися макроскопическими объемами жидкости или газа.
Теплообмен излучением – процесс переноса энергии посредством электромагнитных волнами (или фотонов).
Температурное поле – совокупность значений температуры в данный момент времени для всех точек изучаемого пространства.
Температурный градиент – предел отношения изменения температуры DТ к расстоянию между изотермами по нормали Dn:
Коэффициент теплопроводности – количество теплоты, которое проходит в единицу времени через единицу изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.
Тепловой поток Q – количество теплоты, передаваемой через рассматриваемую поверхность в единицу времени.
Плотность теплового потока q – величина, равная отношению теплового потока к площади поверхности, через которую проходит этот поток:
где Q – количество передаваемой теплоты; t – время процесса; F – площадь поверхности переноса.
Коэффициент теплоотдачи a – количество теплоты, передаваемое в единицу времени через единицу площади поверхности твердого тела при разности температур между поверхностью твердого тела и средой в 1 К.
Формула Ньютона:
q = a DT.
Формула закона Фурье для однородной плоской стенки:
d – толщина стенки
l/d – тепловая проводимость.
Т1 – Т2 = DТ – температурный напор.
В общем виде, для стенки, состоящей из n слоев, используется выражение
где DТ – полный температурный напор;
R – сумма термических сопротивлений всех слоев стенки (полное термическое сопротивление);
d/l – термическое сопротивление.
Полное термическое сопротивление стенки определяется как сумма термических сопротивлений составляющих ее слоев
R = R1 + R2 + … + Ri.
Тема 7 Конвективный теплообмен 7.1 Конвективный теплообмен 7.2 Параметры конвективного теплообмена
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Процесс с одновременным протеканием конвекции и теплопроводности называется конвективным теплообменом.
Ламинарный – поток, в котором все частицы движутся по параллельным траекториям, и на протяжении достаточно большого интервала времени их движение совпадает с направлением всего потока. В турбулентных потоках происходит непрерывное перемешивание всех слоев жидкости.
Класс явлений – совокупность явлений, характеризующихся одинаковым механизмом процесса и одинаковой природой.
Группа явлений – совокупность физических процессов, описываемых одинаковыми по форме и содержанию дифференциальными уравнениями и одинаковыми по форме и содержанию размерными условиями однозначности.
Единичное явление – явление, для описания которого применяются условия однозначности.
Числа подобия – величины, отражающие пропорциональность сходных характеристик термодинамических систем.
Результатом арифметических операций деления и умножения с числами подобия являются производные числа подобия.
Критериальным уравнением или уравнением подобия называется зависимость между каким-либо определяемым числом подобия и другими определяющими числами подобия.
Число Рейнольдса является безразмерным критерием подобия,:
,
где w – скорость потока, м/с; n – коэффициент кинематической вязкости, м2/с; ℓ – характерный размер, м.
Область существования ламинарного характера движения потока соответствует значениям числа Re < 2300, при значениях Re > 2300 движение в трубах турбулентное. Значение числа Re = 2300 называется критическим и обозначается Reкр.
Теплообмен при конвекции в большом объеме.
В случае, когда размеры тела, обусловливающего возникновение и развитие свободного конвективного движения среды, значительно уступают объему пространства, в котором происходит теплообмен, такой объем называется неограниченным или большим.
Для определения среднего коэффициента теплообмена при естественной конвекции может быть применена формула
Величина произведения Gr Pr характеризует интенсивность возмущения среды при ее движении вблизи рассматриваемой поверхности.
Число Нуссельта – критерий теплоотдачи, характеризует отношение между интенсивностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое потока:
где a – коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/(м2×К); l – коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м×К); ℓ – определяющий размер, м.
Число Грасгофа (критерий подъемной силы):
где DТ – разность температур в двух точках системы: потока и стенки, К.
Число Прандтля (критерий физических свойств среды):
где n – коэффициент кинематической вязкости; 
– коэффициент температуропроводности.
Вычисление коэффициента теплообмена производится по формуле
где lm – коэффициент теплопроводности при определяющей температуре.
Усредненный коэффициент теплообмена при продольном обтекании плоской поверхности может быть рассчитан с использованием уравнения
В качестве определяющего размера применяется длина пластины на участке теплообмена. Определяющая температура - температура потока набегающей жидкости Тf.
Теплообмен при изменении агрегатного состояния
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
Основные порталы (построено редакторами)