Слайд 2Тепловые процессы
Тепловые процессы – это технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью
![Тепловые процессы Тепловые процессы – это технологические процессы, скорость протекания которых определяется](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-1.jpg)
подвода или отвода тепла.
Скорость тепловых процессов:
Перенос тепла осуществляется самопроизвольно от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой.
К тепловым процессам относятся:
- нагревание (кипение);
охлаждение (конденсация);
- выпаривание.
Аппараты для осуществления тепловых процессов - теплообменники.
Слайд 3Виды переноса тепла
Простые:
теплопроводность;
тепловая конвекция;
тепловое излучение.
Сложные (перенос тепла несколькими простыми способами одновременно):
Конвективный теплообмен
![Виды переноса тепла Простые: теплопроводность; тепловая конвекция; тепловое излучение. Сложные (перенос тепла](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-2.jpg)
– совместный перенос тепла теплопроводностью и конвекцией (теплопередача и теплоотдача).
Слайд 4Теплопроводность (кондуктивность)
Теплопроводность – перенос тепла хаотически движущимися микрочастицами (молекулами, атомами, электронами), непосредственно
![Теплопроводность (кондуктивность) Теплопроводность – перенос тепла хаотически движущимися микрочастицами (молекулами, атомами, электронами),](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-3.jpg)
соприкасающимися друг с другом.
Это основной вид распространения тепла в твердых веществах и тонких плёнках газов (паров) или жидкостей, граничащих с твёрдыми телами.
Основной закон теплопроводности – закон Фурье:
- количество тепла, переданного теплопроводностью, пропорционально градиенту температуры, времени и площади сечения, перпендикулярного направлению теплового потока.
Слайд 5λ [Вт/град∙м] – коэффициент теплопроводности, показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности
![λ [Вт/град∙м] – коэффициент теплопроводности, показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-4.jpg)
через 1 м2 поверхности за единицу времени при разности температур в 1 градус, приходящейся на 1 м нормали к изотермической поверхности.
газы – (0,005-0,5)
жидкости – (0,08–0,7)
теплоизоляция – (0,02-3,0)
металлы – (2,3-458)
графен - 5000
Слайд 6Дифференциальное уравнение теплопроводности
Выводится на основании закона сохранения энергии.
ρ - плотность среды, кг/м3
с
![Дифференциальное уравнение теплопроводности Выводится на основании закона сохранения энергии. ρ - плотность](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-5.jpg)
– теплоемкость среды, Дж/кг∙град
Слайд 7Теплопроводность плоской однослойной и многослойной стенки
плоской стенки
многослойной стенки
![Теплопроводность плоской однослойной и многослойной стенки плоской стенки многослойной стенки](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-6.jpg)
Слайд 8Тепловая конвекция
Тепловая конвекция – перенос тепла конечными объёмами при движении потоков жидкости
![Тепловая конвекция Тепловая конвекция – перенос тепла конечными объёмами при движении потоков](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-7.jpg)
и газа.
Бывает:
Естественная – возникает в следствии разности плотностей в разных точках неравномерно нагретой жидкости или газа.
Вынужденная – возникает в результате движения жидкости или газа под действием внешнего источника энергии.
Слайд 9Тепловое излучение
Тепловое излучение – это процесс распространения тепла в пространстве за счёт
![Тепловое излучение Тепловое излучение – это процесс распространения тепла в пространстве за](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-8.jpg)
электромагнитных волн.
QA – количество тепла, которое превращается в тепловую энергию;
QR – количество тепла, которое отражается от поверхности тела;
QD – количество тепла, которое проходит сквозь тело.
Слайд 10Конвективный теплообмен
Теплоотдача – перенос тепла от поверхности твёрдого тела к жидкости (газу)
![Конвективный теплообмен Теплоотдача – перенос тепла от поверхности твёрдого тела к жидкости](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-9.jpg)
за счёт теплопроводности и от пограничного слоя в ядро потока жидкости (газа) конвекцией.
Основной закон теплоотдачи – закон Ньютона:
Количество тепла, переданное от теплообменной поверхности к окружающей среде (или от окружающей среды к теплообменной поверхности), прямо пропорционально поверхности теплообмена, разности температур поверхности и окружающей среды, времени, в течение которого осуществлялся контакт.
Слайд 11α – коэффициент теплоотдачи,
Вт/м2град
α- зависит от режима движения среды, ее физических
![α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2град α- зависит от режима движения среды, ее](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-10.jpg)
параметров, формы и размеров теплообменной поверхности.
Необходимо уравнение, которое свяжет коэффициент теплоотдачи с переменными, выражающими условия конвективного теплообмена.
Этим уравнением является дифференциальное уравнение конвективного переноса тепла, дополненное уравнением, характеризующим условия на границе раздела фаз.
Слайд 12Дифференциальное уравнение конвективного теплопереноса (Фурье-Кирхгофа)
Уравнение, характеризующее условия на границе раздела фаз
Уравнения подобия
![Дифференциальное уравнение конвективного теплопереноса (Фурье-Кирхгофа) Уравнение, характеризующее условия на границе раздела фаз](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-11.jpg)
конвективного переноса тепла:
число Нуссельта
число Фурье
Слайд 13число Пекле
число Прандтля
число Рейнольдса (для вынужденной конвекции)
Число Грасгофа (для естественной конвекции)
![число Пекле число Прандтля число Рейнольдса (для вынужденной конвекции) Число Грасгофа (для естественной конвекции)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-12.jpg)
Слайд 14Теплопередача
- передача тепла от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.
![Теплопередача - передача тепла от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-13.jpg)
Слайд 15Движущая сила тепловых процессов
![Движущая сила тепловых процессов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-14.jpg)
Слайд 16Нагревание
- процесс повышения температуры продуктов путем подвода к ним тепла.
Способы нагрева:
- водяным
![Нагревание - процесс повышения температуры продуктов путем подвода к ним тепла. Способы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-15.jpg)
паром;
- топочными газами;
- промежуточным теплоносителем;
- электрическим током.
Слайд 17Нагревание водяным паром
Нагревание «острым» паром
Тепловой баланс (ТБ):
Расход пара:
![Нагревание водяным паром Нагревание «острым» паром Тепловой баланс (ТБ): Расход пара:](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-16.jpg)
Слайд 18ТБ:
Расход пара:
Нагревание «глухим» паром
![ТБ: Расход пара: Нагревание «глухим» паром](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1166839/slide-17.jpg)