Оглавление (Под общ. ред. академика В.С.Авдуевского и проф. В.К.Кошкина - Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике)

Предисловие

Основные обозначения

Глава I. Введение в курс теплопередачи

7

1.1. Историческая справка

7

1.2. Виды теплообмена

10

1.3. Основные понятия и определения

13

Вопросы для самопроверки

16

Глава II. Теплопроводность при стационарном режиме

17

2.1. Основной закон теплопроводности.

17

2.2. Вывод основного дифференциального уравнения теплопроводности

21

2.3. Уравнение теплоотдачи (условия однозначности)

25

2.4. Плоская стенка

28

2.5. Цилиндрическая стенка

34

2.6. Критический диаметр тепловой изоляции трубопровода

38

2.7. Шаровая стенка

40

2.8. Стержень бесконечной длины

42

2.9. Стержень конечной длины

44

2.10. Круглые плоские ребра

45

2.11. Тела сложной формы

48

2.12. Теплопроводность при объемном тепловыделении

50

2.12.1. Бесконечная плоская пластина

50

2.12.2. Бесконечный цилиндр

53

2.13. Плоская стенка с переменным коэффициентом теплопроводности

54

Вопросы для самопроверки

57

Глава III. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло- и массообмена

58

3.1. Основные понятия и определения

58

3.2. Дифференциальные уравнения и краевые условия для конвективного теплообмена

60

3.3. Подобие физических процессов

63

3.4. Анализ постановки задачи конвективного теплообмена методом подобия

65

3.5. Критерии подобия и критериальные уравнения

69

3.6. Определяющий размер и определяющая температура

73

3.7. Условия подобия физических процессов

77

3.8. Моделирование

77

Вопросы для самопроверки

80

Глава IV. Теплопроводность при нестационарном режиме

81

4.1. Общие сведения

81

4.2. Постановка задачи нестационарной теплопроводности

82

4.3. Теория подобия в применении к дифференциальному уравнению теплопроводности

82

4.4. Аналитический метод решения (метод Фурье)

88

4.5. Численные методы решения задач нестационарной теплопроводности

91

4.5.1. Явный метод

92

4.5.2. Неявный метод

95

4.6. Регулярные тепловые режимы

96

4.7. Нестационарная теплопроводность при объемном тепловыделении

102

4.8. Граничные условия 4-го рода

104

Вопросы для самопроверки

106

Глава V. Ламинарный конвективный теплообмен

107

5.1. Общие сведения

107

5.2. Пограничный слой

108

5.3. Дифференциальные уравнения ламинарного пограничного слоя

109

5.4. Вторая форма уравнения энергии

114

5.5. Теория подобия в применении к уравнениям пограничного слоя

115

5.6. Интегральные характеристики пограничного слоя

117

5.7. Теплообмен при малых скоростях в пограничном слое несжимаемой жидкости

123

5.8. Распределение температуры и скорости в пограничном слое при больших скоростях потока

127

5.8.1. Теплоизолированная поверхность при Рг = 1

129

5.8.2. Распределение температуры в пограничном слое на теплоизолированной поверхности при Рг < 1

130

5.8.3. Распределение температуры в пограничном слое сжимаемого газа на пластине при теплообмене

131

5.9. Коэффициент теплоотдачи при большие скоростях

132

5.10. Связь между трением и теплоотдачей

132

5.11. Теплообмен при течении вдоль плоской пластины

134

5.12. Расчет теплообмена в пограничном слое на пластине

135

5.13. Расчет теплообмена при переменном давлении вне пограничного слоя

138

5.14. Расчет теплообмена при произвольном продольном распределении давления (метод эффективной длины)

143

5.15. Частные случаи течения и примеры расчета

145

Вопросы для самопроверки

148

Глава VI. Турбулентный конвективный теплообмен

149

6.1. Общие сведения

149

6.2. Переход ламинарного течения в турбулентное

149

6.3. Осредненное и пульсационное движения

153

6.4. Дополнительные вязкость и теплопроводность осредненного движения в турбулентном потоке

154

6.5. Теория пути перемешивания

156

6.6. Структура турбулентного пограничного слоя

158

6.7. Коэффициент восстановления температуры

161

6.8. Турбулентный теплообмен на плоской пластине

163

6.8.1. Связь между трением и теплообменом

163

6.8.2. Теплообмен и трение в несжимаемой жидкости

164

6.8.3. Турбулентный теплообмен и трение на пластине в сжимаемом газе

165

6.8.4. Расчет теплообмена и трения на пластине

167

6.9. Расчет турбулентного теплообмена в потоке с продольным градиентом давления

168

6.10. Частные случаи течения

170

6.10.1. Распределение скорости вне пограничного слоя

170

6.10.2. Примеры расчета при различных законаз: распреде-ления скорости

172

6.10.3. Обобщение экспериментальных данных

174

Вопросы для самопроверки

175

Глава VII. Конвективный теплообмен при химических реакциях

176

7.1. Общие сведения

176

7.2. Основные определения

176

7.3. Основные уравнения ламинарного пограничного слоя

179

7.4. Элементы химической кинетики

184

7.4.1. Гомогенные газовые химические реакции

184

7.4.2. Химические равновесные и замороженные течения

186

7.5. Методы расчета теплового потока в пограничном слое

187

7.6. Метод полных коэффициентов для химически равновесных течений

191

Вопросы для самопроверки

194

Глава VIII. Теплообмен при свободной конвекции

195

8.1. Основные положения

195

8.2. Теплоотдача в большом объеме

198

8.2.1. Вертикальная стенка

198

8.2.2. Горизонтальные поверхности

201

8.2.3. Наклонные поверхности

203

8.3. Теплоотдача жидкости в ограниченном пространстве

204

8.3.1. Горизонтальные прослойки

204

8.3.2. Вертикальные прослойки

206

8.4. Процессы теплообмена при заполнении и опорожнении замкнутых емкостей

209

8.4.1. Методика расчета процесса заполнения емкости газом и вытеснения из нее жидкости

209

8.4.2. Картины течения

211

8.4.3. Теплообмен в газовой подушке

213

8.5. Тепловая стратификация в вертикальных цилиндрических емкостях

217

Вопросы для самопроверки

219

Глава IX. Особенности конвективного теплообмена в каналах.

220

9.1. Общие сведения

220

9.2. Теплообмен в трубах при течении теплоносителей с переменными по сечению теплофизическими свойствами

223

9.2.1. Капельные жидкости

224

9.2.2. Газы

226

9.3. Интенсификация теплообмена

229

9.4. Теплообмен в каналах некруглого сечения

235

Вопросы для самопроверки

237

Глава X. Теплообмен при кипении и конденсации

238

10.1. Основные понятия и определения

238

10.2. Рост паровых пузырей в большом объеме чистой перегретой жидкости

242

10.3. Рост паровых пузырей на поверхности нагрева при кипении

243

10.4. Диаметр паровых пузырей при отрыве от стенки и частота их отрыва

245

10.5. Теплоотдача при пузырьковом кипении в большом объеме

247

10.6. Режимы теплосъема при парообразовании в условиях свободной конвекции

250

10.7. Кризис пузырькового кипения

253

10.8. Переходное кипение

257

10.9. Кризис пленочного кипения

263

10.10. Расчет кривой кипения

265

10.11. Пленочное кипение в большом объеме

267

10.12. Пленочное кипение при вынужденном течении в каналах

268

10.13. Теплообмен при конденсации пара

274

10.14. Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара в гравитационном поле

278

Вопросы для самопроверки

281

Глава XI. Лучистый теплообмен

282

11.1. Основные понятия и определения

282

11.2. Излучение абсолютно черного тела

287

11.3. Излучение реальных тел

289

11.4. Закон Кирхгофа для непрозрачных тел

292

11.5. Теплообмен между двумя параллельными поверхностями

293

11.6. Теплообмен между двумя абсолютно черными поверхностями, произвольно расположенными в пространстве.

295

11.7. Теплообмен между телом и его оболочкой

298

11.8. Влияние экрана на лучистый теплообмен

300

11.9. Излучение и поглощение газов

302

11.10. Радиационные свойства газов

304

11.11. Уравнение переноса излучения

309

11.12. Закон Кирхгофа для газов

310

11.13. Оптические свойства газовых сред.

312

11.14. Эквивалентная толщина слоя излучающего и поглощающего газа

315

Вопросы для самопроверки

318

Глава XII. Контактный теплообмен

319

12.1. Теплофизические особенности

319

12.2. Термическое сопротивление плоского контакта

321

12.3. Термическое контактное сопротивление коаксиальной цилиндрической пары

327

12.4. Регулирование термического сопротивления

329

Вопросы для самопроверки

331

Глава XIII. Тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов

332

13.1. Основные схемы авиационных и ракетных теплообменных аппаратов

332

13.2. Теплоносители

335

13.3. Гидравлический расчет

336

13.4. Тепловой расчет

339

13.4.1. Изменение температуры теплоносителей и стенки по длине канала

339

13.4.2. Температура стенки в произвольном сечении

343

13.4.3. Температурный напор

343

13.5. Теплопередающие трубы как теплообменные аппараты

345

Вопросы для самопроверки.

352

Глава XIV. Теплообмен на поверхностях летательных аппаратов при трехмерном обтекании

353

14.1. Течение в трехмерном пограничном слое

353

14.2. Выбор системы координат

355

14.3. Дифференциальные уравнения трехмерного пограничного слоя на криволинейной поверхности

356

14.4. Линии растекания

357

14.5. Расчет теплообмена на линиях растекания при ламинарном течении

358

14.5.1. Теплообмен по линии растекания на конусе

358

14.5.2. Теплообмен по линии растекания на кромке стреловидного крыла под углом атаки

360

14.5.3. Расчет теплообмена в окрестности трехмерной критической точки

362

14.6. Расчет теплообмена на криволинейной поверхности при ламинарном течении

363

14.7. Расчет теплообмена при трехмерном обтекании тел и турбулентном течении в пограничном слое

365

14.7.1. Передняя кромка стреловидного крыла или цилиндр со скольжением

366

14.7.2. Турбулентный теплообмен в окрестности линии растекания на остром конусе

368

Вопросы для самопроверки

370

Глава XV. Теплообмен на шероховатой поверхности и в отрывных зонах

371

15.1. Теплообмен на шероховатой поверхности

371

15.2. Соотношение между сопротивлением и теплообменом

376

15.3. Течение среды и теплообмен в отрывных зонах, образующихся перед препятствиями

378

15.4. Двухмерные отрывные зоны

379

15.5. Тепловые потоки внутри циркуляционной зоны

382

15.6. Трехмерные зоны

384

15.7. Геометрические размеры отрывных зон

386

15.8. Двухмерные отрывные зоны, образующиеся за уступом

388

15.9. Теплообмен внутри циркуляционной зоны

390

15.10. Влияние на теплообмен турбулентности внешнего потока

392

Вопросы для самопроверки

396

Глава XVI. Радиационно-конвективный теплообмен в высокотемпературных газовых потоках

397

16.1. Общие сведения

397

16.2. Система дифференциальных уравнений

398

16.3. Уравнения для радиационного теплового потока и его дивергенции

400

16.4. Радиационно-конвективный теплообмен в окрестности передней критической точки затупленного тела

404

16.5. Приведение системы дифференциальных уравнений ламинарного пограничного слоя к безразмерному виду

406

16.6. Численный метод решения системы уравнений пограничного (ударного) слоя

407

16.7. Результаты расчета радиационно-конвективного теплообмена при полете летательных аппаратов с гиперзвуковыми скоростями

410

16.8. Программа и ее символика

413

Вопросы для самопроверки.

415

Глава XVII. Теплообмен при полетах в разреженном газе

416

17.1. Газ как совокупность отдельных молекул

416

17.2. Области течения газа

417

17.3. Свободно-молекулярное течение

419

17.4. Течение в переходной области

424

Вопросы для самопроверки

426

Глава XVIII. Тепловая защита летательных аппаратов и их энергетических установок

427

18.1. Способы тепловой защиты.

427

18.2. Пористое охлаждение

435

18.3. Заградительное охлаждение поверхностей

444

18.4. Комбинированные системы охлаждения лопаток газовых турбин

456

18.5. Теплозащитные покрытия

467

Вопросы для самопроверки

477

Глава XIX. Тепловые режимы космических аппаратов

478

19.1. Общие сведения

478

19.2. Внешние источники тепла

478

19.3. Терморегулирование космических аппаратов

489

19.4. Выбор оптических коэффициентов наружных поверхностей летательных аппаратов

491

19.5. Внешняя теплоизоляция

493

19.6. Система переноса тепла

494

19.7. Отвод тепла в космос от холодильников-излучателей

496

Вопросы для самопроверки

508

Список литературы

509

Предметный указатель

510