Презентация на тему Сложный теплообмен. Виды сложного теплообмена

Презентация на тему Презентация на тему Сложный теплообмен. Виды сложного теплообмена, предмет презентации: Физика. Этот материал содержит 19 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1
Текст слайда:

СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Виды сложного теплообмена


Слайд 2
Текст слайда:

Сложным теплообменом называется процесс переноса теплоты излучением, теплопроводностью и конвекцией.
В связи с тем, что в сложном теплообмене главную роль играет радиационный теплообмен, то различают радиационно – кондуктивный и радиационно-конвективный виды теплообмена.
Радиационно – кондуктивный теплообмен представляет собой процесс теплообмена, в котором имеют место только теплопроводность и излучение.
Радиационно-конвективный теплообмен представляет собой процесс теплообмена, в котором имеют место только конвекция и излучение.
Полная система уравнений сложного теплообмена в большинстве случаев не может быть решена аналитически. Поэтому в инженерной практике используют принцип независимости видов теплообмена друг от друга.


Слайд 3
Текст слайда:

Радиационно – кондуктивный теплообмен

Этот вид теплообмена является достаточно распространенным в технике. В качестве примера можно назвать теплопотери через стенки сосуда Дьюара.
В наиболее простых случаях предполагают, что эти виды теплообмена не взаимодействуют друг с другом по отношению к искомой величине. Поэтому они рассматриваются отдельно, а полученные результаты суммируются. В этих задачах можно использовать все ранее изложенные методы расчета теплообмена излучением и теплопроводностью без изменений.

Рассмотрим две параллельные бесконечные черные пластины, разделенные прозрачной для теплового излучения средой толщиной b с коэффициентом теплопроводности λ (рис.). Температуры пластин обозначим соответственно

.


Слайд 4
Текст слайда:

Результирующий тепловой поток складывается из радиационной

и кондуктивной

составляющих и равен потоку энергии

и, который необходимо подвести к пластине 1 для поддержания постоянства ее температуры:



Плотности потока энергии, переносимой излучением и теплопроводностью, равны:

Тогда плотность результирующего потока:


Слайд 5
Текст слайда:

Однако в ряде случаев теплопроводность и излучение взаимодействуют друг с другом. Рассмотрим тот же пример (рис.), который дополним величиной

поток энергии, отводимый к поверхности 2.

поверхности 1.

Необходимо определить температуру

Преобразуем уравнение энергии к виду:

Это нелинейное уравнение может быть решено только численным методом. Решение усложняется, если необходимо учесть изменение физических свойств от температуры.


Слайд 6
Текст слайда:

Рассмотрим тонкое кольцевое ребро, находящееся в вакууме, теплоизолированное с одной лицевой стороны и со стороны кромки

К внутренней кромке подводится энергия, например от стержня радиусом

чему поддерживается постоянство температуры этой кромки

вставленное в центральное отверстие, благодаря


Слайд 7
Текст слайда:

Неизолированная кольцевая поверхность является диффузно-серой и имеет степень черноты

Она излучает энергию в окружающее пространство с температурой

На рис. обозначены: подводимый

и отводимый

тепловые потоки вследствие теплопроводности,

– тепловой поток вследствие излучения.

Тогда баланс энергии для любого кольцевого элемента шириной

можно представить в виде:

Требуется определить распределение температуры по радиусу кольцевого ребра. Если диск считать достаточно тонким, то локальную температуру можно принять постоянной по толщине


Слайд 8
Текст слайда:

постоянные

Если

Для решения этого уравнения запишем граничные условия:
– на внутренней кромке

при

– на внешней кромке при отсутствии теплового потока

при

Введем безразмерные переменные

Перепишем уравнение в новых переменных:


Слайд 9
Текст слайда:

Далее введем вспомогательные параметры

– при


.

– при

Решение можно получить численным методом.

При использовании охлаждающих ребер применяется понятие эффективности ребра – отношения энергии, действительно рассеиваемой ребром путем излучения, к энергии, которая могла бы быть рассеяна при постоянстве температуры

Для случая на рис.


Слайд 10
Текст слайда:

Если поверхность имеет ряд ребер, то в уравнении энергии появляются интегральные члены.

Радиационно-конвективный теплообмен

Этот вид теплообмена также является достаточно распространенным в технике. И также как в радиационно – кондуктивном методе, в наиболее простых случаях предполагают, что эти виды теплообмена не взаимодействуют друг с другом по отношению к искомой величине. Поэтому они рассматриваются отдельно, а полученные результаты суммируются:

Тогда плотность результирующего потока:


Слайд 11
Текст слайда:

В качестве примера рассмотрим течение прозрачного газа в нагретой трубе с черной внутренней поверхностью (рис.). Труба имеет тонкие стенки, наружная поверхность которых идеально изолирована. Стенки трубы равномерно нагреваются. Коэффициент конвективной теплоотдачи к газу предполагается постоянным. Средняя скорость газа

– величины постоянные

Рассмотрим уравнение баланса энергии для кольцевого элемента внутренней поверхности трубы длиной

в точке

:



Предполагается, что окружающая среда оказывает такое же действие, как черные диски, имеющие заданные температуры соответственно на входе

и выходе

окружающая среда на входе и выходе имеет температуру входящего

и выходящего

газа. Нагрев электрический (индекс W).


Слайд 12
Текст слайда:

Энергия, отводимая конвекцией и излучением от кольцевого элемента, расположенного на расстоянии

от входа, равна:

Пренебрегая теплопроводностью в осевом направлении, получим, что поток энергии, подводимой к кольцевому элементу, будет равен потоку энергии, отводимой от него энергии.

уравнение баланса энергии:

(1)


Слайд 13
Текст слайда:

Таким образом, уравнения (1-3) образуют систему уравнений с неизвестными: распределение местной температуры стенки по длине трубы

.

(2)

(3)


Слайд 14
Текст слайда:

Теплопередача

В технических устройствах (камерах сгорания теплогенерирующих устройств, теплообменниках и т.п.) передача теплоты может осуществляться одновременно всеми видами теплообмена. Аналитических решений таких процессов не существует. Для решения применяются численные методы.
В простейшем случае для плоской стенки задачу о теплопередаче можно решать с помощью термического сопротивления теплопередаче:

Коэффициенты теплоотдачи

и

в общем случае состоят из коэффициентов конвективной теплоотдачи

и теплоотдачи излучением


Слайд 15
Текст слайда:

Величина, обратная

, называется коэффициентом теплопередачи

, Вт/(м2 ∙К):

Для цилиндрической стенки на 1 м длины трубы:


Слайд 16
Текст слайда:

Для плоской оребренной стенки:

– отношение площади поверхности с оребрением к площади той же поверхности без оребрения.

можно пренебречь, т.к. она существенно меньше сопротивлений теплоотдачи, тогда:



Учитывая, что для тонких металлических стенок труб

величиной


Слайд 17
Текст слайда:

Отсюда плотность теплового потока:

Таким образом, коэффициент теплопередачи

представляет собой количество теплоты, переносимой от одной жидкой среды к другой через стенку площадью 1м2 за 1с при разности температур в 1°К.

всегда меньше любого из коэффициентов

.

Значение

Зная

и одну из температур

можно найти температуру поверхностей любого слоя многослойной стенки:


и т.д.


Слайд 18
Текст слайда:

Число

- характеризует радиационно-конвективный теплообмен. Чем меньше его значение, тем больше роль радиационного теплообмена по сравнению с конвективным. Число Больцмана

характеризует радиационно-кондуктивный теплообмен. Число Кирпичева

Для расчета сложного теплообмена применяются критерии (числа)

Число

коэффициент ослабления среды

Тепловой аналог Re.

обобщенный коэффициент переноса, учитывающий кондуктивный, турбулентный и радиационный перенос теплоты



Слайд 19
Текст слайда:

Уравнение переноса лучистой энергии позволяет получить число Бугера

– характерный размер ослабляющей среды;

– среднее значение коэффициента ослабления среды.

Радиационное число Нуссельта



Энергетический баланс на границе среды с поверхностью тела позволяет получить число Старка –

Число

является аналогом числа

и характеризует связь между температурным полем в твердом теле и радиационным теплообменом на поверхности тела.


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика