Экзамен / Темы заданий по ТМО

Темы экзамена по дисциплине «Тепломассообмен» для групп ИТАЭ

1. Введение в тепломассообмен. Способы переноса теплоты. Основные определения, терминология

Способы тепло- и массопереноса: теплопроводность, конвекция, излучение.

Определение основных понятий: температурное поле, градиент температуры, тепловой поток, плотность теплового потока. Вектор плотности теплового потока. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности газов, жидкостей и твёрдых тел. Тепловое взаимодействие потока жидкости с обтекаемой поверхностью твердого тела. Закон Ньютона-Рихмана. Теплопередача.

2. Одномерные стационарные задачи теплопроводности

Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности. Коэффициент температуропроводности.

Перенос теплоты в плоской и цилиндрической стенке при постоянном и переменном коэффициенте теплопроводности. Теплопередача через однослойную и многослойную плоскую и цилиндрическую стенки. Термические сопротивления. Коэффициент теплопередачи. Критический диаметр тепловой изоляции. Выбор эффективной изоляции по её критическому диаметру. Влияние граничных условий на температурный режим цилиндрических многослойных трубопроводов. Расчет изменения температуры жидкости по длине трубопровода (Задача Шухова).

Температурное поле при наличии в теле источников теплоты (пластина, цилиндрический стержень).

Оребрение поверхности теплообмена как способ интенсификации процесса теплопередачи. Теплопередача через оребрённую стенку. Коэффициент эффективности ребра. Перенос теплоты по стержню (ребру). Тепловой поток с поверхности стержня (ребра).

3. Одномерные линейные нестационарные задачи теплопроводности

Нестационарные задачи теплопроводности. Метод разделения переменных решения линейного уравнения теплопроводности (метод Фурье). Понятие о подобных процессах теплопроводности. Безразмерная форма задачи о нестационарном температурном поле в охлаждаемой пластине. Число Био. Безразмерное время (число Фурье).

Температурное поле в процессе охлаждения (нагревания) бесконечно длинного цилиндра и некоторых тел конечных размеров.

Регулярный режим охлаждения. Определение теплофизических свойств материалов методом регулярного режима. Теоремы Кондратьева.

4. Теплообмен излучением в системе тел, разделенных диатермичной средой

Физическая природа теплового излучения. Классификация потоков излучения. Формула Поляка.

Интегральные и спектральные характеристики энергии излучения: поток, плотность потока и интенсивность излучения. Излучение реальных тел, идеальные тела. Законы излучения абсолютно черного тела. Законы Ламберта, Кирхгофа, понятие диффузной поверхности излучения и серого тела.

Лучистый теплообмен в замкнутой системе серых тел, разделенных диатермичной средой. Угловые коэффициенты излучения. Лучистый теплообмен между двумя безграничными пластинами; телом и оболочкой; экранирование излучения.

Теоретические основы современных зональных методов расчёта теплообмена излучением. Интегральные уравнения излучения.

Практические навыки (темы задач)

1. Теплопроводность плоского слоя при постоянном коэффициенте теплопроводности.

2. Теплопроводность плоского слоя при переменном коэффициенте теплопроводности. Многослойная стенка

3. Теплопередача через однослойную и многослойную стенку .

4. Теплопередача через цилиндрическую стенку .

5. Расчет тепловых потерь теплоизолированного трубопровода. Критический диаметр тепловой изоляции. Выбор тепловой изоляции цилиндра.

6. Температурное поле в телах с внутренними источниками теплоты .

7. Температурное поле в ребре. Коэффициент эффективности ребра .

8. Расчет теплоотдачи (теплопередачи) оребрённой поверхности теплообмена (плоская стенка, цилиндрическая поверхность) .

9. Нестационарные задачи теплопроводности. Метод Фурье применительно к телам простой геометрии .

10. Расчет температурного поля в бесконечной пластине и цилиндре .

11. Расчет температурного поля в трехмерных телах простой геометрии. Количество теплоты, отданной телом в процессе охлаждения (нагревания) .

12. Регулярный режим охлаждения (нагревания) тел .

13. Законы теплового излучения абсолютно черного тела. Излучение (и поглощение) серых тел, реальных тел .

14. Расчет теплообмена излучением в системе тел, разделенных диатермичной средой. Угловые коэффициенты излучения. Зональный метод расчета излучения в замкнутой системе тел .

15. Определение степени черноты и поглощательной способности газового объёма. Расчет лучистого теплообмена в системе тело-оболочка в «сером» и «не сером» приближении .