Теория тепломассообмена Э.Р. Эккерт Р.М. Дрейк под ред. Лыкова

Э. Р. ЭККЕРТ и Р. М. 'ДРЕИК ТЕОРИЯ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА Перевод с английского Э.М. ФУРМАНОВОЙ, Г. Р.МАЛЯВСКОЙ и Л. Б. ШАШКОВОЙ под редакцией акад. АНБССР А. В. ЛЫКОВА ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА 196! ЛЕНННГРАД БЕАТ апд МА88 ТКАЫЭРЕК Ьу Е. К. О. Ес1гегт чт!1Ь Раг1 А, Неа1 Сопднс1!оп апб Аррепй!х о1 Ргорег1у Ча!иез Ьу КоЬег1 М. Ргане, дг.

Яесопб ЕйШоп о1 1!чТКОРУСТ10!и ТО ТНЕ ТКАЫВЕЕК ОР НЕАТ 1А!ЧР МА$8 !959 Данная книга является вторым, заново переработанным изданием монографии Эккерта сВведение в теорию тепло- и массообменам В ней. систематически рассматриваются основные вопросы теории теплопроеодности, конвективного и лучистого теплообмена, а также вопросы массообмена в процессах пористого охлаждения и испарения. В книге дано обобщение последних работ по теории пограничного слоя в процессах тепло- и массообмена.

Теоретические вопросы иллюстрируются конкретными примерами расчетов тепло- обменных аппаратов, реактивных двигателей, газовых турбин и другой аппаратуры современной техники. Книга рассчитана на научных сотрудников, аспирантов и инженеров-теплотехников, и она может быть рекомендована в качестве учебного пособия для агузов. 6П2.2 Эккерт Э. Р. и Дрейк Р. М. Э 36 Теория тепла- и массопбмеиа.

Пер. с англ. под ред. А. В. Лыкова. М. — Л., Госэнергоиздат, 1961. с. с черт. и илл. 6П2.2 ь ь ь Редактор А. Г. Шашков Техн. редактор Г. Е. Ларионов Сдано в пр-во 6/Ч1 1961 г. Подписано к печати 16/!Х 1961 г. Формат бумаги 84Х1081/„ 34,85 и. л. 39,8 уч.-изд. л. Тираж 9000 Цена 2 р. 89 к. Зак. 308 Ттгпографнн Госэнергоиздата. Москва, Шлюзовая наб., 1О. ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ,Процессы тепло- и массообмена являются одним из важнейших разделов оовременной науки и имеют большое практическое значение в станционной и промьппленной энергетике.

Особое значение:приобретают вопросы тепло- и маосообмена в реактивной и ракетной технике, когда высота и скорость полета самолета или реактивного снаряда в значительной степени зависят от условий тепло- и массо- обмена. Не меньшее значение процессы тепло- и массообмена имеют в атомной энергетике при расчете и конструировании ядерных реакторов. При этом характерная особенность процессов переноса тепла и массы вещества в указанных областях новой техники — это их взаимосвязь, т. е. тепло- и масоообмен является единым жомплексным процессом.

Аналогичное положение будет иметь место и в теплоэнергетических процессах при значительной интенсификации их в связи с переходом на высокие режимные параметры. Современное состояние науки о переносе энергии (тепла) определило характер и методическую ~направленность монографии крупнейшего ученого в этой области проф. Э. Р. Эккерта <Теория тепло- и массообмена» Данная книга является вторым изданием, она заново переработана Э.

Р. Эккертом совместно с Р. М. Дрейком. При этом было ие только расширено большинство разделов книги, мо и включен ряд новых разделов (теплоправодность в системах с подвижными границами, теплообмен в разреженных газах, в жидких металлах, пористое охлаждение, рассчет теплообменников), а также заново переработан основной теоретический материал. Книга написана методически очень удачно, в ней в краткой доходчивой форме рассматривается физика явления, затем дается аналитическое отображение процесса простыми математическими соотношениями, а конец каж: дого раздела иллюстрируется конкретными числовыми расчетами, взятыми нз инженерной практики.

Помимй этого, 3 приводитея ряд задач, которые предлагается. читателю решить"самостоятельно. Весьма полезным является вводный раздел книги об единицах измерения физических величин, поскольку в практике теплотехнических расчетов применяются разные системы единиц измерения, что создает дополнительные трудности для инженера. Необходимо сделать несколько замечаний по содержанию книги.

Значительно расширен раздел теплопроводности, в котором много внимания уделяется оребрению поверхностей нагрева, что имеет большое значение для авиационной техники. Удачно изложен,раздел о периодическом ста~ционарном состоянии тела, где рассмотрено распростра. пение температурных волн в полуограниченной среде при наличии п-гармоник. Дано решение ряда задач с подвижными источниками тепла. ~Все решения задач теплопроводности получены методом разделения переменных, что иногда излишне обременяет излагаемый материал математическими преобразованиями.

Эти решения можно было бы получить быстрее и проще, используя операционные методы и методы интегральньгх преобразований. Совершенно справедливо авторы отмечают, что для понимания физической сущности явлений конвективного тепло- и массообмена последний должен быть рассмотрен в первую очередь на основе теории пограничного слоя с использованием приближенных решений, получаемых .методами Кармана.

После этого монсно перейти к рассмотрению точных решений и обобщению экспериментальных данных методами теории подобия. Также методически удачным следует считать вначале изложение, вынужденной,конвекции в условиях внешней . задачи (обтекание пластины), потом в условиях внутренней задачи (движение жидкости в трубах) и, наконец, теплообмен при естественной конвенции. Вопросы теплообмена в разреженных газах, имеющие большое значение для ракетной техники, рассматриваются достаточно подробно. Наглядным примером взаимосвязи процессов переноса тепла и массы вещества является пористое и пленочное охлаждение, рассмотренное в двух разделах: «Конвективный теплообмен» ($ 10-б) и»»Перенос массы» (5 !6-2).

Анализ процессов тепло- и массообмена дан на основе решений уравнений переноса в пограничном слое, полученных на электронночсчетных машинах. В отличие оТ обычцого цзлржеция раздела о лучистом ') теплообмене авторы уделяют большое внимание физике процесса температурного излучения (приводится вывод законов Стефана-Больцмана, Джинса-релея, формулы Планка и др.), а также моделированию лучистого тепло- обмена на основе электроаналогии. Последнее обстоятельство позволяет получить ряд соотношений для лучистого теплообмена, имеющих большой практический интерес. Помимо 'этого, приведены методы расчета солнечной печи.

Перенос массы вещества рассматривается на основе соотношений молекулярно-кинетической теории для бинарной смеси применительно к влажному воздуху. При этом используются решения, полученные для случая пористого охлаждения пластины.

Необходимо отметить, что последние ~решения не применимы для процесса тепло. и массо- переноса при испа~рении жидкости со свободной поверхности и из капиллярно-пористых тел. К сожалению, для решения этой проблемы не используются методы термодинамики необратимых процессов, которые дают наиболее полное .и строгое описание комплексного процеоса тепло- и,массообмена. В качестве общего недостатка книги надо огметить то . обстоятельство, что работы советских ученых не нашли в ней отражения, между тем как по ряду важнейших вопросов теории тепло- и массообмена советские геплофизики имеют большие достижения, которые опубликованы в ряде монографий и периодической литературе.

Поэтому мы считали необходимым привести дополнительный список литературы, в котором приведены основные монографии, учебные пособия и журнальные статьи, вышедшие за последние пять лет в советской печати. При переводе книги с английского языка на русский мы стремились, сохранить стиль и методику изложения, а также основные обозначения физических величин. Только часть обозначений была изменена.

Например, обозначения коэффициентов теплопроводности и теплообмена были заменены общепринятыми. Благодаря простоте и доступности изложения книга является не только хорошим учебным пособием для студентов высших учебных технических заведений, но и представляет интерес для широкого круга читателей; оиа поможет инженерам-теплотехникам выбрать оптимальный режим процесса,и тем самым ~решить актуальные вопросы современной техники, ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА Книга ставит целью: научить читателя понимать физи.

ческие основы процессов переноса вообще и процесса тепло- и,массообмена, в частности, кроме того, познакомить читателя с законами, которым подчиняются фи~зические явления, на~блюдаемые в этих процессах, а также и с аналитическими методами исследования, разработанными для описания этих явлений. Осуществлению этой задачи служ~ило и первое издание книги, но колоссальный размах исследований и соответствующее накопление новых данных за последние 8 лет вызвало необходимость пересмотра прежних теоретических положений.

При выборе проблем, руководствовались желанием рассмотреть как мшкно больше важнейших явлений теплообмена с позициями современного понимания их природы и законов. Но и по,сей день у нас все еще нет четкого 'представления о некоторых случаях теплообмена. Вообще говоря, это обычно такие случаи, когда поверхность или внутрифазовая,площадь, через которую проходит тепло, не имеет четкого очертания. У нас еще на~копилось мало знаний для понимания таких процессов, да и те знания, которые у нас уже имеются, сводятся лишь к эмпирическим соотношениям, приводимым в многочисленных справочниках по теплообмену. В основном материал подбирался таким образом, чтобы осветить как можно больше физических явлений, не прибегая по возможности к громоздким математическим выкладкам.