МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПЕРМСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Российский государственный торгово-экономический университет»

(Пермский институт (филиал) РГТЭУ)

Курсовая работа

Тепловые процессы. Конвективный теплообмен

Выполнил:

Студент 4 курса ФМ

Группы ИТП- 41

Хусаинов А.Р.

Пермь 2012

Содержание

Введение

. Конвективный теплообмен

. Теория теплового подобия

.1 Основы теории подобия

.2 Критерии теплового подобия

.3 Коэффициент теплоотдачи

. Теплопередача при изменении агрегатного состояния теплоносителей

.1 Кипение

.2 Конденсация

. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена

Расчет ленточного конвейера. Вариант №12

Список использованной литературы

Введение

Теория теплопередачи, или теплообмена, представляет собой учение о процессах распространения теплоты в пространстве с неоднородным полем температур.

Существуют три основных вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

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 характеризуется переносом энергии от одного тела к другому электромагнитными волнами.

Теплопроводность определяется тепловым движением микрочастиц тела и связана с наличием разности температур тел. В чистом виде явление теплопроводности наблюдается в твердых телах, неподвижных газах и жидкостях при условии невозможности возникновения в них конвективных токов.

Часто все способы переноса теплоты осуществляются совместно. Например, конвекция всегда сопровождается теплопроводностью, так как при этом неизбежно соприкосновение частиц, имеющих различные температуры.

Совместный процесс переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом, частным случаем которого является теплоотдача - конвективный теплообмен между твердой стенкой и движущейся средой.

1. Конвективный теплообмен

Конвективным теплообменом называют распространение теплоты в жидкой или газообразной среде с неоднородным распределением температуры, осуществляемое макроскопическими элементами среды при ее перемещении.

При свободной конвекции (называемой также естественной) движение жидкости возникает вследствие разности температур в различных ее частях.

При вынужденной конвекции жидкость перемещается под действием внешних сил, например насоса или ветра. Это движение не зависит от распределения температуры в жидкости. Очевидно, что существуют и промежуточные случаи конвекции - частично свободной и частично вынужденной.

При естественной конвекции или вынужденном движении потока вдоль твердой поверхности около стенки в жидкости или газе образуется гидродинамический пограничный слой, где из-за внутреннего трения - вязкости происходит изменение скорости от нулевой (у самой поверхности) до скорости основного ядра потока. Структура пограничного слоя изменяется по длине обтекаемой поверхности, как это показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1

На начальном участке образуется ламинарный слой с увеличивающейся толщиной . Воздействие нормальных к поверхности пульсаций скорости, вызванное трением, приводит к разрушению ламинарного пограничного слоя и образованию турбулентного пограничного слоя толщиной, в котором все же сохраняется тонкий ламинарный подслой.

Наряду с гидродинамическим пограничным слоем в потоке существует тепловой пограничный слой, в котором температура изменяется от температуры стенки до температуры основного ядра потока. В общем случае толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев различны, но взаимосвязь между ними наблюдается. Обобщение данных показывает следующее:

, (1.1)

где - соответственно, кинематическая вязкость, теплоемкость, плотность и теплопроводность жидкости.

Передача теплоты конвекцией осуществляется перемещением в пространстве неравномерно нагретых объемов жидкости или газов. Обычно при инженерных расчетах определяется конвективный теплообмен между жидкостью и твердой стенкой, называемый теплоотдачей. Для расчета процесса теплоотдачи используется формула Ньютона-Рихмана