rpd000012746 (160700 (24.05.02).С4 Проектирование энергетических установок наземного применения на базе авиационных двигателей), страница 9

Лекция №1 Основные понятия и определения. Закон Фурье. Дифф. уравнения теплопроводности. Уравнение энергии для движущейся среды. Условия однозначности.

Тип лекции: Информационная лекция

Аудиторная загрузка(объем часов): 2

Самостоятельная работа студентов(объем часов): 2

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Дидактические единицы:

Образовательные технологии:

Описание:

Содержание:

Предмет, Цели и задачи курса. Основные этапы развития теории теплообмена. Значение теории теплообмена в авиационной, ракетной и космической технике.

Основные понятия и определения: тепловой поток, удельный тепловой поток, температурное поле, изотермическая поверхность, температурный градиент. Стационарный и нестационарный тепловые режимы.

Основные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция, излучение). Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Теплопроводность твердых, жидких и газообразных тел. Факторы, влияющие на теплопроводность (температура, давление и др.).

Вывод дифференциального уравнения теплопроводности. Коэффициент температуропроводности. Объемное тепловыделение. Уравнение энергии для движущейся среды. Условия однозначности.

Вопросы экзаменационных билетов ТП.doc

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ.

1. Основной закон теплопроводности. Гипотеза Фурье. Коэффициент теплопроводности. Значения коэффициента теплопроводности для основных материалов.

2. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Коэффициент теплопроводности. Значения коэффициента теплопроводности для основных материалов.

3. Дифференциальное уравнение теплопроводности для движущейся среды.

4. Теплопроводность однослойной плоской стенки.

5. Теплопроводность многослойной плоской стенки

6. Теплопроводность цилиндрической стенки.

7. Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки.

8. Теплопроводность шаровой стенки.

9. Теплопроводность многослойной шаровой стенки.

10. Теплопередача через однослойную плоскую стенку.

11. Теплопередача через многослойную плоскую стенку.

12. Теплопередача через цилиндрическую стенку. Критический радиус тепловой изоляции.

13. Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку. Критический радиус тепловой изоляции.

14. Теплопередача через сферическую стенку.

15. Теплопередача через многослойную шаровую стенку.

16. Теплопередача через стержень бесконечной длины.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ

1. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Определяемые и определяющие критерии подобия при нестационарном теплообмене.

2. Теплообмен при нестационарном режиме Влияние критерия Био на распределение температур в теле.

3. Регулярный режим первого рода и его использование для экспериментального определения коэффициента теплоотдачи.

4. Регулярный режим второго рода. Понятие тепловой инерции тела.

5. Регулярные режимы нестационарного теплообмена. Применение метода регулярного режима первого рода для определения коэффициента теплопроводности.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ

1. Теория подобия. Константы и индикаторы подобия. Однородные величины и явления.

2. Теория подобия. Определяемые и определяющие критерии подобия. Геометрическое, газодинамическое и тепловое подобие.

3. Теория подобия. Определяющие критерии подобия при вынужденной и свободной конвекции. Определяющая температура и характерный размер.

4. Теория подобия. Пример получения критериев подобия. Определяющая температура и характерный размер.

5. Теория подобия. Температурный фактор. Определяющая температура.

6. Теория подобия. Первая теорема подобия. Константы подобия. Индикаторы подобия. Инварианты подобия.

7. Теория подобия. Вторая теорема подобия. Определяемые и определяющие критерии подобия. Определяющая температура и характерный размер.

8. Теория подобия. Третья теорема подобия. Условия однозначности.

9. Теория подобия. Определяемые и определяющие критерии подобия при нестационарном теплообмене.

10. Теория подобия. Теория подобия в применении к пограничному слою. Закон Ньютона.

11. Теория подобия. Общий вид критериальных зависимостей для различных задач конвективного теплообмена. Физический смысл критериев подобия.

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

1. Расчет теплообмена на плоской пластине.

2. Расчет теплообмена в трубе круглого сечения.

3. Расчет теплообмена при свободной конвекции на вертикальной нагретой пластине.

4. Расчет теплообмена при свободной конвекции на вертикальном цилиндре.

5. Расчет теплообмена при свободной конвекции в ограниченном пространстве. Горизонтальные прослойки.

6. Расчет теплообмена при свободной конвекции в ограниченном пространстве. Вертикальные прослойки.

7. Расчет теплообмена в области критической точки. Определяющие критерии подобия.

8. Особенности расчета теплообмена при натекании струи на поверхность. Определяющие критерии подобия. Определяющая температура.

9. Теплообмен одиночного цилиндра или сферы с безграничным потоком.

ТЕПЛООБМЕН ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУПАХ ГАЗОВОГО ПОТОКА

1. Связь между напряжениями и скоростями деформации в жидкости. Гипотеза Ньютона. Касательные напряжения.

2. Нормальные напряжения в жидкости второе обобщение гипотезы Ньютона.

3. Уравнения Навье-Стокса.

4. Уравнение неразрывности в дифференциальной форме.

5. Дифференциальное уравнение энергии для безграничного потока.

6. Дифференциальные уравнения движения для ламинарного пограничного слоя сжимаемого газа.

7. Дифференциальное уравнение энергии для ламинарного пограничного слоя сжимаемого газа.

8. Вторая форма уравнения энергии для ламинарного пограничного слоя сжимаемого газа.

9. Связь между теплообменом и трением.

10. Интегральные характеристики пограничного слоя. Толщины вытеснения, потери импульса, потери энергии.

11. Интегральное уравнение количества движения и его решение.

12. Интегральное уравнение энергии для пограничного слоя.

13. Решение интегрального уравнения энергии для пограничного слоя.

14. Несжимаемая и сжимаемая среда (начиная с какой скорости необходимо учитывать сжимаемость среды? или где граница большой и малой скорости?).

15. Профили скорости и температуры в пограничном слое на теплоизолированной поверхности при малой скорости потока. Закон Ньютона.

16. Профили скорости и температуры в пограничном слое на теплоизолированной поверхности при Pr=1 и большой скорости потока. Закон Ньютона.

17. Профили скорости и температуры в пограничном слое на теплоизолированной поверхности при Pr<1 и большой скорости потока. Закон Ньютона.

18. Профили скорости и температуры в пограничном слое на охлаждаемой поверхности при малой скорости потока. Закон Ньютона.

19. Профили скорости и температуры в пограничном слое на охлаждаемой поверхности при Pr<1 и большой скорости потока. Закон Ньютона.

20. Расчетные формулы для расчета теплообмена при большой скорости потока и ламинарном пограничном слое на плоской пластине, в передней критической точке (плоское и осесимметричное тела) и на конусе.

21. Расчет теплообмена при произвольном продольном распределении давления (метод эффективной длины) и ламинарном пограничном слое.

22. Связь между теплоотдачей и трением

23. Дифференциальное уравнение энергии для ламинарного пограничного слоя сжимаемого газа.

24. Интегральные характеристики пограничного слоя. Толщины вытеснения, потери импульса, потери энергии.

25. Особенности расчета теплообмена на плоской пластине при большой скорости потока.

26. Метод эффективной длины для расчета теплообмена на теле с криволинейной образующей.

27. Особенности расчета теплообмена при протекании химических реакций в пограничном слое.

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

1. Законы излучения абсолютно черного и серого тел и их применимость при расчете излучения реальных тел.

2. Расчет лучистого теплообмена между телами. Различные случаи теплообмена. Бесконечные плоские параллельные поверхности и произвольное расположение тел.

3. Защита от излучения с помощью экранов.

4. Лучистый теплообмен между твердыми телами в замкнутом пространстве при коэффициенте облученности равном единице.

5. Лучистый теплообмен в поглощающих пропускающих средах. Излучение и поглощение газов. Спектральные характеристики излучения.

6. Лучистый теплообмен в поглощающих пропускающих средах. Излучение и поглощение газов. Уравнение переноса лучистой энергии.

7. Особенности лучистого теплообмена в поглощающих пропускающих средах. Степень черноты газового объёма.

8. Излучение и поглощение газов. Определение степени черноты смеси газов.

9. Особенности лучистого теплообмена в поглощающих пропускающих средах. Массовый и объёмный коэффициенты излучения.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ

1. Конвективное, заградительное и комбинированное охлаждение. Параметры, характеризующие эффективность и интенсивность этого вида тепловой защиты.

2. Особенности тепловой защиты лопаток газовых турбин ВРД. Методика расчета расхода воздуха через гидравлическую сеть, составленную из последовательно расположенных гидравлических сопротивлений.

3. Особенности тепловой защиты стенок основных и форсажных камер сгорания ВРД.

4. Теплообмен на проницаемой поверхности при ламинарном пограничном слое.

5. Тепловая защита при помощи пористого охлаждения. Методика проектирования и расчета.

6. Тепловая защита методом использования собственной теплоёмкости материала. Методика проектирования и расчета.

СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТАХ

1. Основные уравнения используемые при расчете теплообменных аппаратов.

2. Различные схемы теплообменных аппаратов. Оценка их эффективности.

3. Теплообменные аппараты. Коэффициент теплопередачи и температурный напор.

4. Теплообменные аппараты. Расчет конечных температур.

Версия: AAAAAATk0/8 Код: 000012746