Цель выполнения индивидуального задания – развить и закрепить у студента навыки практического использования знаний и умений, полученных при изучении курса
Задание 1
Трубопровод тепловой сети наружной прокладки длиной L и диаметром d покрыт слоем изоляции толщиной δ с коэффициентом теплопроводности λ. На входе в трубопровод вода имеет температуру t1 и движется со скоростью W1. Температура наружного воздуха tнар. Нормально к трубопроводу дует ветер со скоростью W. Найти потери тепла и температуру воды на выходе из трубопровода.
Все параметры задаются индивидуально случайной выборкой из массива данных.
Задание 2.
Рассчитать змеевиковый экономайзер парового котла
Температура питательной воды tпв
Температура воды после экономайзера tэ
Расход питательной воды G
Температура газов на входе в экономайзер tг
Расход газов Vг
Газы – стандартные продукты сгорания углеводородного топлива.
Определить размеры газохода, основные размеры экономайзера и его пакетов, температуру газов после экономайзера, потери давления в экономайзере.
Все параметры задаются индивидуально случайной выборкой из массива данных.
Вопросы к экзамену.
1. Общие понятия. Теплоперенос, тепловой поток, плотность теплового потока, действующая сила теплопереноса. Температурное поле. Стационарный и нестационарный теплообмен. Механизмы теплообмена.
2. Дифференциальное уравнение теплообмена.
3. Теплопроводность. Механизмы теплопереноса теплопроводностью в газах, твердых телах. Гипотеза Фурье. Коэффициент теплопроводности.
4. Дифференциальное уравнение теплопроводности.
5. Дифференциальное уравнение теплопроводности с объемными источниками тепла.
6. Необходимые условия решения дифференциального уравнения теплопроводности. Начальные и граничные условия. Стационарная теплопроводность через бесконечную плоскую стенку при граничных условиях 1 и 2 рода.
7. Стационарная теплопроводность через плоскую стенку при граничных условиях 3 рода. Теплопередача, коэффициент теплопередачи.
8. Стационарная теплопроводность через многослойную плоскую стенку.
9. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку при граничных условиях 1 и 2 рода.
10. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку при граничных условиях 3 рода. Критический радиус изоляции.
11. Стационарная теплопроводность через многослойную цилиндрическую стенку.
12. Подобные и аналогичные явления. Геометрическое, кинематическое, динамическое и тепловое подобие. Константы подобия.
13. Анализ уравнений подобных явлений. Индикатор подобия. Критерии подобия. Основные уравнения теории подобия.
14. Получение критериев подобия процессов теплопроводности. Термически тонкие и термически толстые тела.
15. Решение дифференциального уравнения нестационарной теплопроводности для плоской стенки. Приведение решения к критериальному виду.
16. Решение задач нестационарной теплопроводности при помощи графиков Будрина.
17. Нагрев и охлаждение термически тонких тел. Темп охлаждения. Регулярный режим нагрева и охлаждения тел.
18. Конвективный теплообмен. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена.
19. Теплоотдача. Формула Ньютона. Коэффициент теплоотдачи. Вынужденная и естественная конвекция.
20. Критерии подобия конвективного теплообмена. Общие принципы определения коэффициента теплоотдачи. Общий вид критериальных уравнений.
21. Теплоотдача при вынужденном обтекании продольных поверхностей.
22. Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной круглой трубы.
23. Теплоотдача в пучках труб.
24. Теплоотдача при течении жидкостей в круглых и некруглых трубах.
25. Теплоотдача при естественной конвекции на вертикальных и горизонтальных поверхностях.
26. Теплоотдача при естественной конвекции на горизонтальных трубах.
27. Теплоперенос через газовые прослойки.
28. Теплоотдача при конденсации пара.
29. Теплоотдача при пузырьковом кипении жидкости в неограниченном объеме. Кризис кипения. Критическая плотность теплового потока.
30. Особенности теплообмена при кипении жидкостей, движущихся в трубах.
31. Теплообмен излучением. Тепловое излучение. Тормозное и квантовое излучение. Плотность излучения. Спектральная плотность излучения. Спектр излучения.
32. Взаимодействие излучения с материальными объектами. Коэффициенты поглощения, пропускания, отражения (рассеяния). Абсолютно черное, прозрачное и белое тело.
33. Излучение материальных сред. Длина свободного пробега. Оптически тонкие и оптически толстые тела. Поверхностное и объемное излучение. Характеристики излучающих тел
34. Основные законы излучения. Серые тела. Степень черноты.
35. Теплообмен излучением между двумя абсолютно черными пластинами.
36. Теплообмен излучением между двумя реальными пластинами.
37. Теплообмен между пластинами при наличии экранов.
38. Теплообмен между двумя телами произвольной формы. Угловые коэффициенты. Теплообмен между телом и оболочкой.
39. Излучение газов. Расчет излучения объема газа.
40. Теплообменные аппараты, Рекуперативные, контактные и регенеративные теплообменные аппараты, основные схемы.
41. Материальный и тепловой баланс рекуперативного теплообменного аппарата.
42. Определение температурного перепада в рекуперативных теплообменных аппаратах. Противоточные и прямоточные схемы.
43. Проектировочный расчет рекуперативных теплообменных аппаратов.
44. Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла в плоской стенке.
45. Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла в цилиндре
46. Теплопроводность в плоском ребре. Изменение температуры по длине ребра.
47. Теплообмен при оребрении поверхностей. Коэффициент оребрения. Эффективность ребра.
48. Массообмен. Основные понятия и механизмы массообмена
49. Диффузия. Концентрационная диффузия, закон Фика. Расчет диффузионного массопереноса.
50. Термодиффузия, бародиффузия. Законы термо и бародиффузии.
51. Массоотдача и массопередача.
52. Аналогия процессов тепло и массообмена. Критерии подобия массообмена. Критериальные уравнения массоотдачи.