Теплогазоснабжение с основами теплотехники. Лекция 1

Теплогазоснабжение с основами теплотехники
План изучения дисциплины:
рассмотрение основ технической термодинамики и теплопередачи;
изучение микроклимата в помещении;
освоение принципов проектирования и реконструкции систем обеспечения микроклимата помещений (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха)
освоение принципов проектирования и реконструкции систем теплоснабжения и газоснабжения

Список рекомендованной литературы
Хаванов П.А. Инженерные системы зданий и сооружений. Теплогазоснабжение и вентиляция / Под ред. Хаванова П.А. (1-е изд.) учебник – М.: издательский центр «Академия», 2014. – 320 с.
Курицын Б.Н., Осипова Н.Н., Медведева О.Н. Теплогазоснабжение и вентиляция: учебн. пособие. - Саратов: СГТУ, 2004. - 79с
Теплогазоснабжение и вентиляция [Электронный ресурс] : учебник / О. Н. Брюханов [и др.] ; под ред. О. Н. Брюханова. - Электрон. текстовые дан. - М. : ИЦ "Академия", 2011. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM)
Малая, Э. М. Техническая термодинамика и теплообмен. Строительная теплотехника. Отопление. Вентиляция и кондиционирование. Теплогазоснабжение : в 2 ч. : учеб. пособие для студ. направления подгот. спец. 270.800 "Строительство" и 271.101 "Строительство уникальных зданий и сооружений" / Э. М. Малая, Д. В. Голиков ; Саратовский гос. техн. ун-т. - Саратов : СГТУ, 2014 -

Основные понятия и определения процесса обмена теплотой
Лекция 1

План лекции
Теория теплопередачи
Понятие теплопроводности
Понятие конвекции
Понятие лучистого теплообмена

Вопросы для самостоятельного изучения
Теплопроводность при стационарном режиме:
Теплопроводность через однослойную плоскую стенку
Теплопроводность через многослойную плоскую стенку
Частные случаи конвективного теплообмена:
Теплоотдача при ламинарном движении жидкости в трубах
Теплоотдача при турбулентном движении жидкости в трубах
Лучистый теплообмен между твердыми телами:
Лучистый теплообмен между двумя параллельными пластинами
Лучистый теплообмен между поверхностями, находящимися одна внутри другой
Влияние экранов на лучистый теплообмен

Теория теплопередачи
Теплопередача – это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур.
Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы.

Теория теплопередачи
Существуют 3 вида передачи тепла:
1) Теплопроводность;
2) Конвекция;
3) Лучистый теплообмен.

Теория теплопередачи
Теплопроводность — это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).
Конвекция осуществляется путем перемещения в пространстве не­равномерно нагретых объемов среды. При этом перенос теплоты не­разрывно связан с переносом самой среды.
Тепловое излучение (лучистый теплообмен) характеризуется переносом энергии от одного тела к другому электромагнитными волнами.

Теплопроводность
Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной.
Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью

Теплопроводность
Закон теплопроводности Фурье
где q – тепловой поток, k – коэффициент теплопроводности, A – площадь поперечного сечения.
знак «минус» указывает на то, что теплота передается в направлении, обратном градиенту температуры

Конвекция
При подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от радиаторов к потолку). Данное явление называется конвекцией.

Конвекция
Закон Ньютона
q = h A (Tист *Tокр),
где q – тепловой поток (измеряемый в ваттах), A – площадь поверхности источника тепла (в м2), Tист и Tокр – температуры источника и его окружения (в кельвинах).
Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в единицах Вт/(м2 К).

Лучистый теплообмен
Лучистый теплообмен отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур.
Тепловое излучение – это один из видов электромагнитного излучения. Другие его виды – радиоволновое, ультрафиолетовое и гамма-излучения – возникают в отсутствие разности температур.

Лучистый теплообмен