ЭБ СПбПУ – Теоретические основы теплотехники. Лабораторный практикум: учебное пособие
|
Разрешенные действия: – Действие ‘Прочитать’ будет доступно, если вы выполните вход в систему или будете работать с сайтом на компьютере в другой сети Действие ‘Загрузить’ будет доступно, если вы выполните вход в систему или будете работать с сайтом на компьютере в другой сети Группа: Анонимные пользователи Сеть: Интернет |
ун-та, 2008
00.00
Аннотация
Учебное пособие соответствует государственным образовательным стандартам дисциплин «Теоретические основы теплотехники», «Термодинамика и тепломассообмен», «Механика жидкости и газа», «Гидрогазодинамика».
Рассмотрены основные разделы лабораторного практикума: теплотехнические приборы и измерения, техническая термодинамика, тепломассообмен, механика жидкости и газа. Представлены описания установок, методика эксперимента, форма представления результатов, а также необходимые для выполнения работ справочные данные. Предназначено для студентов энергомашиностроительного факультета, обучающихся по направлениям 140500 «Энергомашиностроение», 140100 «Теплоэнергетика», 190100 «Наземные транспортные системы».
Печатается по решению редакционно-издательского совета Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.
Права на использование объекта хранения
| Место доступа | Группа пользователей | Действие | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Локальная сеть ИБК СПбПУ | Все | |||||
| Внешние организации №2 | Все | |||||
| Внешние организации №1 | Все | |||||
| Интернет | Авторизованные пользователи СПбПУ | |||||
| Интернет | Авторизованные пользователи (не СПбПУ) | |||||
| Интернет | Анонимные пользователи |
Оглавление
- СОДЕРЖАНИЕ
- 1.
Теплотехнические измерения и приборы - 2. Термодинамика
- 3. Тепломассообмен
- 4. Механика жидкости и газа
- Приложение
Теплотехнические измерения и приборыСтатистика использования
Теоретические основы теплотехники, магистратура – Заочно-вечерний факультет Ульяновского государственного технического университета — Учёба.ру
Магистратура МГУ им. М.В.Ломоносова
для выпускников технических и химических факультетов
Колледж экономических международных связей
Для выпускников 9 и 11 классов.
Высшее образование онлайн
Федеральный проект дистанционного образования.
Я б в нефтяники пошел!
Пройди тест, узнай свою будущую профессию и как её получить.
Технологии будущего
Вдохновитесь идеей стать крутым инженером, чтобы изменить мир
Студенческие проекты
Студенты МосПолитеха рассказывают о своих изобретениях
Химия и биотехнологии в РТУ МИРЭА
120 лет опыта подготовки
Международный колледж искусств и коммуникаций
МКИК — современный колледж
Английский язык
Совместно с экспертами Wall Street English мы решили рассказать об английском языке так, чтобы его захотелось выучить.
15 правил безопасного поведения в интернете
Простые, но важные правила безопасного поведения в Сети.
Олимпиады для школьников
Перечень, календарь, уровни, льготы.
Первый экономический
Рассказываем о том, чем живёт и как устроен РЭУ имени Г.В. Плеханова.
Билет в Голландию
Участвуй в конкурсе и выиграй поездку в Голландию на обучение в одной из летних школ Университета Радбауд.
Цифровые герои
Они создают интернет-сервисы, социальные сети, игры и приложения, которыми ежедневно пользуются миллионы людей во всём мире.
Работа будущего
Как новые технологии, научные открытия и инновации изменят ландшафт на рынке труда в ближайшие 20-30 лет
Профессии мечты
Совместно с центром онлайн-обучения Фоксфорд мы решили узнать у школьников, кем они мечтают стать и куда планируют поступать.
Экономическое образование
О том, что собой представляет современная экономика, и какие карьерные перспективы открываются перед будущими экономистами.
Гуманитарная сфера
Разговариваем с экспертами о важности гуманитарного образования и областях его применения на практике.
Молодые инженеры
Инженерные специальности становятся всё более востребованными и перспективными.
Табель о рангах
Что такое гражданская служба, кто такие госслужащие и какое образование является хорошим стартом для будущих чиновников.
Карьера в нефтехимии
Нефтехимия — это инновации, реальное производство продукции, которая есть в каждом доме.
Fundamentals of Heat and Mass Transfer Фрэнк П. Инкропера
Оценить эту книгу
Эта книга-бестселлер в этой области представляет собой полное введение в физические истоки тепло- и массопереноса.
Систематический подход Инкропера и Девитта к первому закону, известный своим кристально ясным представлением и простой в использовании методологией решения проблем, развивает у читателя уверенность в использовании этого важного инструмента для термического анализа. Читатели узнают значение терминологии и физических принципов теплопередачи, а также то, как использовать необходимые входные данные для расчета скорости теплопередачи и/или температуры материала.
1024 страницы, Твердый переплет
Впервые опубликовано 1 января 1981 г.
Об авторе
Фрэнк П. Инкропера — американский инженер-механик и автор статей по вопросам массо- и теплопереноса. Инкропера — профессор машиностроения Клиффорда и Эвелин Брози в Университете Нотр-Дам, Индиана, США. Член Американского общества инженеров-механиков, Инкропера известен своим вкладом в области теплопередачи, особенно в контексте переноса излучения в рассеивающих поглощающих средах и двойной диффузионной конвекции.
Он был внесен в список наиболее цитируемых авторов ISI в области инженерии в сети знаний ISI, Thomson Scientific Company.
Что ты думаешь?
Оценить эту книгу
Поиск по тексту рецензии
Показано 1–12 из 12 рецензий
16 июля 2013 г.Отличная книга, простая и понятная. Примеры могли бы быть более разнообразными, чтобы помочь с некоторыми сложными вопросами.
3 сентября 2020 г.
Это отличная книга и мой любимый справочник по тепломассообмену. Что мне особенно нравится в этой книге, так это то, что почти всегда не предполагается, что читатель должен помнить/знать все аспекты гидромеханики/динамики. Вместо этого он решает все уравнения гидромеханики/динамики, применяя транспортную теорему Рейнольдса к элементу объема или методы подобия к пограничным слоям и т. д. Таким образом, вы можете взять его и прочитать самостоятельно, не нуждаясь в гидромеханике/динамике или другие тексты.
- техника
11 июня 2020 г.
Книга предназначена для студентов, которые хотят получить дополнительные знания о механизмах теплопередачи. Читатель найдет подробное объяснение кондуктивной теплопередачи.
4 июля 2015 г.
Эта книга ближе всего к Библии для любого инженера, которому приходится иметь дело с термодинамикой. Несмотря на продуманный, нелогичный и сложный характер предмета, Инкропера и его сотрудники сумели сохранить простой и прямолинейный стиль, придавая значение качественным явлениям за пределами различных механизмов передачи, а не их алгебраической, количественной формулировке. – глубокое математическое рассмотрение только самых важных тем (таких как турбулентность или закон Фурье для одномерных и двумерных геометрий) и сосредоточение внимания на том, что важно для любого инженера: “как заставить все это работать?”
- машиностроение
24 октября 2007 г.
Проводимость, конвекция и излучение.
Поток тепла движет современным миром. Классная вещь!
Фархад
385 отзывов86 подписчиков
4 октября 2010 г.Несложная книга, простой язык и вся концепция. Из-за простоты Incorpera он не может быть альтернативой книге Treybal, но поможет вам лучше изучить Treybal.
- научно-технический
17 марта 2013 г.
простой язык и хорошая демонстрация понятий на примерах задач. Самая низкая оценка за учебу в бакалавриате.
- по работе
Сид
152 отзыва4 подписчика
10 августа 2014 г. Хорошая книга по основам тепломассопереноса, мало читал
в этой области, чтобы сравнить с ней, но книга временами трудно было уследить.
Показано 1 – 12 из 12 отзывов
Принципы теплопередачи в технике
Введение
«…Сегодня очень холодно!!» «И ветрено тоже!!» или «… Я люблю холодное пиво, поставьте его ненадолго в морозилку, чтобы остыло на три-четыре градуса…» или «… Наш производственный процесс требует, чтобы смесь нагрелась до Х°С за 45 минут и выдерживать при этой температуре в течение 1 часа…»
Мы все слышали и произносили подобные выражения много раз.
Они являются частью нашей повседневной и профессиональной жизни. Все они имеют общие понятия, такие как теплота, температура и градусы, которые мы считаем хорошо известными, но в отношении которых мы иногда можем запутаться.
Попробуем разобраться! И, что более важно, проверьте, как их приложение может ответить и разрешить предыдущие выражения.
Тепло и температура
Тепло и температура — разные понятия, хотя и связанные. Теплота — это полная энергия молекулярного движения в веществе, а температура — это мера его средней молекулярной энергии.
Теплота зависит от скорости частиц, их количества, размера и типа. Температура не зависит от размера, количества или типа.
Например, температура небольшого стакана горячей воды будет выше, чем температура океана, но в океане больше тепла, потому что в нем больше воды — больше частиц — и, следовательно, больше общей тепловой энергии.
Существуют также различия в видах изучения процессов, которые необходимо разработать.
Начиная с задействованных наук:
Передача энергии – тепла – всегда идет от среды с более высокой температурой (с более высоким измерением) к среде с более низкой температурой и прекращается, когда две среды имеют одинаковую температуру и, следовательно, достигают состояния теплового равновесие.
Термодинамика — это наука, изучающая количество тепла, передаваемое от одного начального равновесного состояния к другому, и не делающая ссылок или указаний на продолжительность процесса.
Термодинамический анализ просто говорит нам, сколько теплоты должно быть передано, чтобы совершить переход от определенного состояния равновесия к другому, чтобы выполнить принцип сохранения энергии.
Хотя он устанавливает необходимые базовые параметры и основу для действий, на практике этого недостаточно.
Он говорит нам, сколько тепла нужно рассеять, чтобы охладить наше пиво до нужной нам температуры, но не дает нам никаких указаний относительно времени для этого, и, конечно же, в нашей проблеме производственного процесса мы не можем найти никакого решения.
.
Теплопередача
Что нас действительно интересует, так это скорость теплопередачи . Определение скорости теплопередачи в систему или из системы и, следовательно, времени нагрева или охлаждения и изменения температуры является предметом науки 9.0109 теплообмен.
Теплопередача помогает нам решить проблемы, поднятые в начале этого текста, и играет решающую роль в конструкции практически всего оборудования и устройств, которые нас окружают: наши компьютеры и телевизоры должны учитывать скорость теплопередачи, чтобы они охлаждались и работали. не перегреваться, влияя на их работу; такие бытовые приборы, как плиты, сушилки и холодильники, должны обеспечивать характеристики нагрева и охлаждения, ради которых они будут продаваться.
При строительстве наших домов проводится исследование теплопередачи, на основании которого определяется толщина теплоизоляции или системы отопления.
В промышленном секторе такое оборудование, как теплообменники, котлы, печи, конденсаторы, аккумуляторы, нагреватели, холодильники и солнечные панели, в основном проектируется на основе анализа теплопередачи.
Более сложное оборудование, такое как автомобили и самолеты, требует этих исследований для предотвращения перегрева двигателей или кабин.
Процессы теплопередачи не только повышают, понижают или поддерживают температуру пораженных тел, они также могут вызывать фазовые изменения, такие как таяние льда или кипение воды.
В технике процессы теплопередачи часто разрабатываются с учетом преимуществ этого явления. Космические капсулы, которые возвращаются в атмосферу Земли на очень высоких скоростях, оснащены тепловым экраном, который плавится контролируемым образом в процессе, называемом абляцией, для предотвращения перегрева внутри капсулы.
Большая часть тепла, выделяемого при трении с атмосферой, используется для расплавления теплозащитного экрана, а не для повышения температуры капсулы.
Таким образом, перенос тепла представляет собой процесс, при котором энергия обменивается в виде тепла между различными телами или между различными частями одного и того же тела при различных температурах.
Это тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией или излучением. Хотя эти три способа переноса осуществляются много раз одновременно, обычно один из механизмов преобладает над двумя другими.
Теплопроводность
Теплопроводность — передача тепла при прямом контакте между телами или через одно и то же тело. В проводимости нет переноса вещества, только энергия.
Молекулы вибрируют или движутся с большей скоростью в области с более высокой температурой. При взаимодействии с соседними молекулами более низкой температуры они передают часть своей энергии, будь то внутри одного тела или от другого тела, соприкасающегося с первым.
В 1822 году французский математик Жозеф Фурье сформулировал точное математическое выражение, известное сегодня как закон теплопроводности Фурье.
Этот закон гласит, что скорость проводимости или передачи тепла через тело на единицу поперечного сечения пропорциональна существующему в теле градиенту температуры:
Коэффициент пропорциональности, k, представляет собой теплопроводность материала и указывает количество теплоты, переданное в единицу времени, температуры и длины.
A — это площадь, которая может изменяться, если она зависит от расстояния (dx), поэтому следует использовать соответствующее среднее значение (Am).
Для постоянного нормального сечения, напр. стены здания, Am = A,
Такие материалы, как золото, серебро или медь, обладают высокой теплопроводностью и хорошо проводят тепло, в то время как такие материалы, как стекло или дерево, имеют меньшую теплопроводность и очень плохо проводят тепло.
Поэтому, чтобы ответить на вопросы, поставленные в начале этого текста, необходимо хорошо знать задействованные материалы, их теплопроводность и размеры в температурах процесса, так как через них происходит кондуктивный теплообмен.
Таким образом, анализируя, как охладить наше пиво с абсолютно научной точки зрения, нам нужно знать свойства алюминиевого сплава банки и его толщину, так как пиво передает тепло банке посредством теплопроводности.
Конвекция
Конвекция передает тепло посредством обмена горячими и холодными молекулами.
Это происходит, когда поверхность с определенной температурой находится в контакте с жидкостью, движущейся с другой температурой.
Это был закон охлаждения Ньютона, который указал форму переноса через уравнение; таким образом определяя теплоту, передаваемую от поверхности твердого тела к движущейся жидкости:
где
- Ts – температура поверхности тела (твердого тела).
- T – температура жидкости.
- h – коэффициент теплопередачи конвекцией.
- Поверхность, контактирующая с жидкостью
В зависимости от источника движения жидкости можно рассматривать два основных типа:
Естественная конвекция , при которой движение жидкости происходит исключительно из-за различий в плотности температура жидкости из-за разницы между двумя точками.
Принудительная конвекция , где движение жидкости вызвано каким-то внешним фактором. Передача тепла лучше с принудительной конвекцией, так как движение – скорость – намного выше, так как есть поддержка этого внешнего фактора (например, насоса, вентилятора, ветра или мешалки) в дополнение к разнице в плотности.
Температура нашего тела составляет 36,5°C, а окружающий воздух, как правило, ниже, поэтому определенное количество тепла постоянно передается от нашего тела в окружающий воздух.
Когда перенос происходит быстро, потому что две температуры совершенно разные, мы чувствуем холод. Эта энергия передается от нашего тела в окружающий воздух путем естественной конвекции.
И очевидно, что при сильном ветре передача больше и ощущение холода сильнее, так как конвекция принудительная.
Коэффициент теплопередачи за счет конвекции, h в формуле (2), зависит главным образом от физических и термодинамических свойств жидкости (например, плотности, удельной теплоемкости и вязкости) при ее температуре, когда оценивается теплопередача, а также его скорость в то время.
Для решения наших вопросов, будь то обычные или профессиональные, необходимо знать как свойства жидкости в наших процессах, так и их состояние или скорость в этом процессе.
Излучение
Излучение — это передача тепла посредством электромагнитных волн.
Его можно было бы назвать молекулярным переносом, поскольку энергия производится за счет изменений электронных конфигураций составляющих молекул или атомов и переносится электромагнитными волнами или фотонами.
Нет прямого контакта между двумя носителями и посредником или интерфейс не участвует в функциях обмена; в большинстве случаев это воздух, хотя существует и теплообмен в вакууме.
Тепло, получаемое Землей от Солнца, передается излучением через пустое пространство. Тепло, ощущаемое перед костром, также является следствием радиации.
В 1900 году немецкий физик Макс Планк использовал квантовую теорию и математический аппарат статистической механики, чтобы сформулировать фундаментальный закон излучения.
Математическое выражение этого закона связывает интенсивность лучистой энергии, излучаемой телом на определенной длине волны, с температурой тела.
Для каждой температуры и каждой длины волны существует максимальная энергия излучения. Только идеальное тело — черное тело — излучает в точности по закону Планка.
Реальные тела излучают с несколько меньшей интенсивностью.
Вклад всех длин волн в испускаемую лучистую энергию называется излучательной способностью тела и соответствует количеству энергии, излучаемой на единицу площади тела в единицу времени.
Из закона Планка два австрийских физика, Йозеф Стефан и Людвиг Больцман, открыли в 1879 г.и 1884 г., соответственно, что излучающая способность поверхности пропорциональна четвертой степени ее абсолютной температуры.
Этот коэффициент пропорциональности называется в их честь константой Стефана-Больцмана:
где
- Ts – температура поверхности тела
- ε – коэффициент излучения, который является свойством материала к своей способности теплового излучения с мощностью идеально черного тела.
- σ, – постоянная Стефана-Больцмана, = 5,67 x 10-8 Вт/м2 K4
- A, поверхность излучения
Если учесть, что все вещества излучают лучистую энергию только при температуре выше абсолютного нуля, формула (3) принимает вид
Где F 1-2 модуль, который взвешивает геометрические отношения двух тел и их коэффициенты излучения.
В производственном процессе, упомянутом в начале этого текста, мы описали все задействованные процессы теплопередачи.
Тепло в основном передается путем конвекции в теплообменниках, реакторах и батареях установок между теплоносителями (теплоноситель, пар и горячая вода) и жидкостями, содержащимися в оборудовании.
Теплота вырабатывается из топлива в котле с передачей главным образом излучением в его камере сгорания и конвекцией в змеевиках или дымовых трубах.
Наконец, в расчетах, чтобы избежать потерь через трубы или оборудование, необходимо учитывать свойства и толщину теплоизоляции, так как теплопередача между металлической стенкой труб или теплообменников и нашей изоляцией осуществляется за счет теплопроводности.
Итак, краткий обзор процессов теплопередачи. Большое количество приложений, их сложность и разнообразие означают, что четыре формулы, упомянутые в этом документе, выведены сотнями, чтобы иметь возможность учитывать каждую особенность и позволять каждому конкретному приложению иметь конкретные и подходящие критерии проектирования.