Презентация Тепловые процессы и аппараты в нефтехимической промышленности

Основные понятия и определения, механизмы переноса тепла. Теплопроводность. Основы теории передачи теплоты Основные понятия и определения Теплота самопроизвольно передается от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой;Тепловые - процессы скорость которых определяется скоростью переноса энергии в форме теплоты;Движущая сила – разность температур ∆t;Количество переданной теплоты Q, Дж, кДж; Теплообменная поверхность – F, м2;Плотность теплового потока - количество теплоты, передаваемой через единицу поверхности в единицу времени: q=Q/F, Вт/м2;Процесс передачи теплоты – установившийся и неустановившийся: Q=f (∆t, F,τ…) Градиент температуры Градиент температуры - это вектор, нормальный к изотермической поверхности и направленный в сторону возрастания температуры. Численно градиент температуры равен производной от температуры по нормали к поверхности: Способы (механизмы) передачи теплоты Теплопроводность – перенос энергии микрочастицами (молекулами, ионами, электронами) за счет их «теплового» движения. Носители энергии – микрочастицы, совершающие колебательное движение, процесс протекает на молекулярном уровне;Конвекция – перемещение в пространстве неравномерно нагретых объемов среды, перенос тепла связан с переносом массы;Тепловое излучение – перенос тепла от одного тела к другому электромагнитными волнами. Теплопроводность Закон Био – Фурье - количество тепла, возникающего в теле вследствие теплопроводности при некоторой разности температур в отдельных частях тела, прямо пропорционально градиенту температуры, времени проведения процесса и площади сечения, перпендикулярного направлению теплового потока. Закон Био-Фурье dQ= -· dF· gradt·dτ, где dQ – количество тепла, Дж;  - коэффициент пропорциональности, коэффициент теплопроводности, ; grad t – градиент температуры, К/м; dτ – время, с; dF – поверхность теплообмена, перпендикулярная тепловому потоку, м2. Коэффициент теплопроводности Коэффициент теплопроводности - физическая характеристика, способность данного тела проводить тепло. Количественно коэффициент теплопроводности равен количеству тепла, проходящего в единицу времени  через единицу изотермической поверхности F в стационарном температурном поле, при единичном градиенте температур,: Коэффициент теплопроводности зависит от природы и агрегатного состояния вещества, от температуры и давления. Для газов возрастает с повышением температуры и мало зависит от давления; для жидкости – уменьшается с увеличением температуры; для твердых тел – увеличивается с повышением температуры. Дифференциальное уравнение теплопроводности Уравнение выводится на основе закона сохранения энергии, считая, что тело однородно и изотропно (одинаковость физических свойств). Физические параметры ,λ, с – постоянны.Согласно закону сохранения энергии вся теплота внесенная из вне в элементарный объем путем теплопроводности за время dτ идет на изменение внутренней энергии вещества в этом объеме: где а – коэффициент температуроводности, физический параметр вещества, м2/с;Уравнение гласит – изменение температуры во времени для любой точки тела пропорционально величине а. Закон Фурье для стационарного процесса Уравнение теплопроводности для многослойной плоской стенки: Уравнение теплопроводности для плоской стенки Уравнение теплопроводности для цилиндрической стенки (для стационарного режима) Уравнение теплопроводности цилиндрической однослойной стенки :Уравнение теплопроводности многослойной цилиндрической стенки: Лучистый теплообмен Физические основы Лучистый теплообмен Процесс распространения тепла в виде электромагнитных волн. Все тела обладают способностью излучать энергию, поглощать энергию и превращать ее в тепловую.Тепловое излучение имеет одинаковую природу со световым. Характеристики теплового излучения Лучеиспускательная способность – количество энергии, излучаемой единицей поверхности тела в единицу времени во всем интервале длин волн: E=Qл/(F τ)Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела пропорциональна абсолютной температуре его поверхности в 4-ой степени (закон Стефана Больцмана):Где K0- константа лучеиспускания абсолютно черного тела, с0- коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела Интенсивность лучистого потока Интенсивность общего лучистого потока зависит от 4-ой степени абсолютной температуры излучающего тела, его излучающей способности и степени черноты серого тела: Закон Кирхгофа Отношение лучеиспускательной способности тел к их поглощательной способности для всех тел одинаково и равно лучеиспускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре: E0=Ec/А Чем выше температура излучающего тела, тем в более короткой области длин волн лежит максимум излучения.Лучистый теплообмен становится заметным по сравнению с конвективным при температуре больше 400 С Лучеиспускательная способность газов зависит от объема, вида газа и температуры в степени 3-3,5;Газы излучают объемом;Газы излучают в определенной части спектра;Лучеиспускательная способность смеси газов ниже, чем отдельного газа.