Техническая термодинамика. Законы идеальных газов. Первый и второй законы термодинамики. Теория теплообмена, страница 7

К этой системе уравнений следует добавить условия однозначности, в которые входят геометрические условия, физические данные о среде, временные условия (что было с системой в нулевой момент времени); граничные условия.

Эта система уравнений и краевых условий решается только в отдельных частных случаях ламинарного течения.

Этой системы уравнений достаточно для получения критериев, определяющих тот или иной процесс.

                             Теоремы подобия

1.Теорема Федермана-Букингама.

Интеграл системы дифференциальных уравнений может быть представлен функцией критериев подобия дифференциальных уравнений.

У подобных явлений одноимённые критерии одинаковы.

Подобны те явления, условия однозначности которых подобны и критерии подобия, составленные из условий однозначности, равны.

                               Следствия.

1.В опытах необходимо измерять все те величины, которые входят в критерии подобия изучаемого явления.

2.Обрабатывать результаты в виде критериев подобия.

3.Обобщения можно распространять на все явления, подобные данному.

                              Дополнительные замечания.

1.Понятие подобия применимо только к явлениям одного и того же рода, которые описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями.

2.Подобные процессы протекают в геометрически подобных системах.

3.В подобных явлениях следует сопоставлять только однородные величины в сходственных точках пространства и в сходственные моменты времени.

                                          2.4. Теплообменники

Бывают трёх видов.

1.Рекуперативные.

Теплоносители разделены стенками. Основной тип теплообменников.

2.Регенеративные.

Теплообменный элемент соприкасается по очереди то с горячим, то с холодным теплоносителем. Такие теплообменники широко используются в доменном производстве, при высоких температурах теплоносителя, металлургическом производстве.

3.Смесительный.

Теплообменники делятся также по ходу движения теплоносителя:

1. Прямоточные (движение в одном направлении):

2. Противоточные (движение в разные стороны):

3.Перекрёстноточные:

4.Смешанный тип:

                             Два основных уравнения для расчёта теплообменника.

1.Уравнение теплового баланса.

,   если   ,   то  

   =>   

 - отношение водяных эквивалентов

                                              

2.Уравнение теплопередачи.

,   где  

 - среднеинтегральный температурный напор

   При расчёте новых теплообменников это уравнение служит для определения требуемой поверхности нагрева. В поверочных расчётах это уравнение служит для определения коэффициентов теплопередачи и сравнения полученных значений с расчётными.

 Вычисление распределения разности температур по длине теплообменника

              

                                                                          

                                                                           

 => , где

;   ;

   =>                   

          Вычисление среднеинтегрального температурного напора               

 

               

По этой формуле можно вычислить  как для прямотока, так и для противотока. В случае перекрёстного тока или других смешанных схем течения следует вводить поправочные коэффициенты, значение которых содержатся в справочнике.

                                      2.5. Тепловое излучение

Суммарный процесс взаимного испускания, поглощения, отражения, пропускания энергии излучения в системах тел называется лучистым теплообменом.

Газы пропускают, но не поглощают. Газы при сравнительно невысоких температурах (1 и 2-х атомные) и излучают, и поглощают, но селективно, то есть не при всех длинах волн.

При обычных температурах, с которыми мы имеем дело в технике, длина волны теплового излучения: 0.8 – 20 мкм.

Введем некоторые понятия:

Поверхностная плотность потока интегрального излучения – тепловой поток излучаемый во всех направлениях и на всех длинах волн.