Методические рекомендации к изучению дисциплины и к организации самостоятельной работы студентов для модульно-рейтинговой технологии обучения Бийск (стр. 20 из 29)
Критерий Био – безразмерный комплекс, который характеризует соотношение между внешним и внутренним теплопереносом: Bi = al/l;
Критический коэффициент теплоотдачи – значения коэффициента теплоотдачи, которые соответствуют переходу от пузырькового режима кипения к пленочному;
Критический температурный напор – значение температурного напора, которое соответствует переходу от пузырькового режима кипения к пленочному.
Молекулярный механизм переноса – перенос (путем перемещения или взаимодействия молекул), возникающий в результате стремления системы к термодинамическому равновесию, отклонения от которого объясняются неоднородностью поля потенциала.
Лимитирующая стадия – стадия, которая определяет общую скорость многостадийного процесса; определяется взаимным расположением стадий и соотношением их скоростей
Основное уравнение теплопередачи:
Q = KFDtсрt,
где Q – тепловой поток;
К – кинетический коэффициент (коэффициент теплопередачи), характеризующий скорость переноса теплоты;
F – поверхность теплопередачи;
Dtср – средняя движущая сила или средняя разность температур между теплоносителями (средний температурный напор) по поверхности теплопередачи;
t – время.
Определяемый критерий теплового подобия – критерий Нуссельта, поскольку коэффициент теплоотдачи a в критерии Nu в условия однозначности не входит.
Пленочная конденсация пара – образование сплошной пленки конденсата на смачиваемой поверхности.
Пленочное кипение – режим, при котором на поверхности нагрева образуется сплошная пленка пара, периодически прорывающегося в объем жидкости.
Плотность потока субстанции – количество субстанции, передаваемое через единицу поверхности в единицу времени.
Плотность теплового потока – количество тепла, передаваемое через единицу поверхности теплопереноса в единицу времени.
Пузырьковое кипение (ядерное) – режим кипения, при котором паровые пузырьки, достигшие предельного (критического) размера, отрываются от поверхности нагрева, всплывают к свободной поверхности жидкости, возрастая в объеме за счет теплообмена с менее нагретой жидкостью.
Скорость тепловых процессов – количество тепла, передаваемое в единицу времени через 1 м2 площади поверхности, нормальной к направлению теплопереноса (плотность теплового потока) в Вт/м2:
q = Q/(Fτ).
Средняя разность температур – движущая сила тепловых процессов, в которых изменяется температура хотя бы одного теплоносителя.
Температура – мера средней кинетической энергии молекул; величина, характеризующая степень нагретости тела.
Температурное поле – совокупность мгновенных значений температур во всех точках рассматриваемой среды.
Температурный градиент – предел отношения разности температур Dt между изотермическими поверхностями к расстоянию по нормали Dn между ними.
Температурный напор – см. средняя разность температур.
Тепловое излучение – перенос тепла электромагнитными волнами, источником которых являются колебания заряженных частиц.
Тепловой пограничный слой – область турбулентного потока жидкости около твердой стенки, где тепло передается теплопроводностью, образуется, если температуры стенки и жидкости неодинаковы; значение толщины dт обычно не совпадает с толщиной гидродинамического пограничного слоя dг (dт < dг) и представляет собой основное сопротивление процессу переноса тепла.
Тепловой поток – количество теплоты, проходящее через данную поверхность за единицу времени.
Теплоемкость удельная – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 К.
Теплоотдача – процесс теплообмена между твердым телом и соприкасающейся с ним жидкостью или газом.
Теплопередача – перенос теплоты от более нагретой среды к менее нагретой через разделяющую их стенку.
Теплопроводность – явление молекулярное, которое состоит в том, что перенос теплоты происходит путем непосредственного соприкосновения между микрочастицами.
Термическое сопротивление – величина обратная тепловой проводимости: для теплоносителя rт=1/a ; для стенки rст = S(di/li).
Термическое сопротивление системы – величина, обратная коэффициенту теплопередачи:
R = 1/К = 1/a1 + Sdi/li + 1/a2,
где 1/a1,1/a2 - термическое сопротивление более нагретой и менее нагретой среды соответственно;
Sdi/li – термическое сопротивление многослойной стенки.
Удельная теплота фазовых превращений – количество тепла, которое выделяется или поглощается при фазовом превращении единицы массы вещества.
Уравнение аддитивности термических сопротивлений:
R = 1/К = 1/a1 + Sdi/li + 1/a2 = r1 + rcт + r2 ,
где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К).
Энтальпия – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества от 0 °С до данной температуры.
Конвекция – перенос тепла путем перемещения макрообъемов среды в направлении теплопереноса, то есть этот механизм характерен только для сред, которые обладают текучестью.
4.14 Тестовые задания к модулю № 3
4.14.1 Тесты к занятию № 1
1. Какое из представленных уравнений описывает стационарное температурное поле в неподвижной среде?
а) 
; б) 
;
в) 
; г) 
.
2. Коэффициент температуропроводности а характеризует…
а) теплоизоляционные свойства тела;
б) теплопроводные свойства тела;
в) теплоинерционные свойства тела.
3. Какой из представленных параметров наиболее точно характеризует скорость нагревания или охлаждения тела?
а) коэффициент теплопроводности l, Вт/м∙К;
б) коэффициент теплоотдачи a, Вт/м2×К;
в) коэффициент температуропроводности а, м2/с;
г) коэффициент теплопередачи К, Вт/м2×К.
4. Какое из перечисленных ниже тел при прочих равных условиях быстрее нагреется, если его теплопроводность l, плотность r и удельная теплоемкость с?
а) асбест: l = 0,15 Вт/м×К; r = 600 кг/м3; с = 0,84 кДж/кг×К;
б) бронза: l = 64 Вт/м×К; r = 8000 кг/м3; с = 0,385 кДж/кг×К;
в) бетон: l = 1,2 (Вт/м×К; r = 2300 кг/м3; с = 1,13 кДж/кг×К.
5. Какой из указанных ниже параметров является мерой кинетической энергии молекул?
а) коэффициент температуропроводности а, м2/с;
б) удельная теплоемкость с, Дж/кг×К;
в) температура t, °С, К;
г) энтальпия i, Дж/кг.
6. Какое из представленных балансовых уравнений соответствует переносу субстанции в непрерывном процессе без внутренних источников субстанций?
а) Пр – Ух + Ис – Ст = Нак;
б) Ис – Ст = Нак;
в) Пр – Ух + Ис – Ст = 0;
г) Пр – Ух = 0.
7. Какое количество тепла (Дж) необходимо для нагревания V = 5 л воды от 20 до 100 °С, если средняя теплоемкость воды
= 4,2 кДж/кг×К; плотность r = 980 кг/м3; удельная теплота парообразования воды при атмосферном давлении r = 2258,4 кДж/кг; коэффициент теплопроводности воды l = 0,65 Вт/м2×К?
а) 5 × 80 × 4,2 × 103 = 1,68 × 106;
б) 5 × 80 × 4,2 × 980 × 10-3 × 103 = 1,65 × 106;
в) 5 × 10-3 × 980 × 2258,4 × 103 = 11,07 × 106;
г) 5 × 980 × 4,2 × 80 ×103 = 1,65 × 109;
д) 5 × 980 × 0,05 = 3,185.
8. Какое количество тепла (Дж) необходимо для испарения 5 л воды при атмосферном давлении, если удельная теплоемкость
воды при температуре кипения, если с = 4,23 кДж/кг×К; плотность r = 958 кг/м3; удельная теплота парообразования r = 2258,4 кДж/кг?
а) 5 × 4,23 × 958 × 10-3 = 20,26;
б) 5 × 2258,4 = 11,29 × 103;
в) 5 × 958 × 2258,4 = 10,82 × 106;
г) 5 × 958 × 2258,4 × 103 = 10,82 × 109.
9. Теплопередача – это...
а) самопроизвольный перенос тепла от более нагретого слоя к менее нагретому;
б) перенос тепла от среды к стенке и наоборот;
в) перенос тепла от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой через разделяющую их теплопроводящую стенку.
10. Как изменяется значение удельной теплоты парообразования жидкости r (Дж/кг) с повышением давления в системе?
а) повышается;
б) уменьшается;
в) остается неизменной.
11. С повышением давления расход пара на нагревание тела при прочих равных условиях:
а) уменьшается;
б) увеличивается;
в) не изменятся.
12. Если смешать два объема жидкости V1 и V2 с температурами соответственно t1 = 20 °C и t2 = 50 °C, то какая будет температура смеси, если V1 :V2 = 2:1 (изменениями плотности жидкости и удельной теплоемкости пренебречь)?
а) 25 °C; б) 30 °C; в) 35 °C; г) 40 °C.
13. Энтальпию i (Дж/кг) можно рассчитать по уравнению:
а) i = c Dt; б) i = × Dt; в) i = × t