Вопросы (примерные) к экзамену

Примерные экзаменационные вопросы по курсу «Тепломассообмен»
Первый вопрос
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Температурное поле, градиент температуры. Закон (гипотеза) Фурье.
Температура, тепло, тепловой поток, плотность, теплового потока, линейная плотность
теплового потока, термическое сопротивление и его виды.
Расчет сложного теплообмена. Последовательная и параллельная передача теплоты.
Теплопередача.
Основной закон конвективного теплообмена (Ньютона-Рихмана). Внешнее термическое
сопротивление.
Дифференциальные уравнения теплопроводности (вывод). Смысл коэффициентов
теплопроводности и температуропроводности
Условия однозначности для уравнения теплопроводности. Краевые условия.
Стационарная теплопередача через плоскую одно- и многослойную стенку.
Различие в теплопередаче через плоскую и цилиндрическую многослойные стенки.
Критический диаметр изоляции.
Изоляция трубопроводов. Критический диаметр изоляции.
Определение коэффициента теплопроводности  стационарными способами (на примере
указанном преподавателем).
Пути интенсификации процессов теплопередачи. Оребрение.
Коэффициент эффективности ребра е. Физический смысл случаев E=1, E=0, 0<E<1.
Коэффициент теплопередачи через стенку, оребрённую с одной стороны.
Теплопроводность стержня, нагреваемого с одного конца (стержень конечной длины) общее
решение: θ  C1emx  C2e  mx .
Теплопроводность стержня, нагреваемого с одного конца (стержень бесконечной длины) общее
решение: θ  C1emx  C2e  mx .
Теплопроводность пластины с равномерно распределёнными внутренними источниками тепла
qv, Вт/м3 при граничных условиях I и III рода.
Физический смысл Bi, Fo. Что значит Bi < 0,1, Bi > 100, Fo > 0,3(пластина), Fo >0,25(цилиндр).
Температурное поле в бесконечной пластине при нагревании (охлаждении) при FO ≥ 0,3.
Номограммы для определения температур центра и поверхности. Общее решение имеет вид:

2  sin μi

 cos  μi  X   exp  μ i2  Fo  .
i 1 μ i  sin μ i  cosμ i
Определение количества теплоты, теряемой безграничной пластины в процессе
охлаждения.
Понятие регулярного режима при нагреве (охлаждении тела).
Нестационарная теплопроводность тел конечных размеров. Пути решения.
Теорема о перемножении решений для расчета теплопроводности тел конечных размеров.
Показать на примере ограниченного цилиндра.
Понятие термически тонкого тела. Изменение температуры в термически тонкой пластине.
Понятие термически тонкого тела. Изменение температуры в термически тонком цилиндре.
Понятие термически тонкого тела. Изменение температуры в термически тонкой сфере.
Второй вопрос
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
В чём причины привлечения уравнений движения и неразрывности для моделирования
конвективного теплообмена.
Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена.
Условия однозначности для дифференциального уравнения конвективного теплообмена.
Понятие гидродинамического пограничного слоя. Толщина гидродинамического пограничного
слоя
Понятие теплового пограничного слоя. Его связь с толщиной гидродинамического
пограничного слоя и коэффициентом теплоотдачи.
Подобие физических процессов. Критерии подобия.
Гидромеханическое подобие. Критерии и их физический смысл
Моделирование процессов теплообмена, правила моделирования, получение критериальных
уравнений.
Особенности моделирования теплоотдачи при ламинарном и турбулентном течении жидкости.
Обработка и обобщение опытных данных при моделировании процессов теплообмена на
примере экспериментального определения  свободой конвекции вокруг горизонтального
цилиндра.
Обработка и обобщение опытных данных при моделировании процессов теплообмена на
примере экспериментального определения  вынужденной конвекции вдоль плоской
поверхности.
Критерии подобия Bi, Fo, Nu, Re, Pr, Gr, Ra, Pe, Ar и их физический смысл.
Физический смысл поправки ε t  (Prж /Prс ) m .
Расчёт теплоотдачи при свободной конвекции в неограниченном пространстве.
Расчет теплоотдачи при свободной конвекции около вертикальной поверхности.
Расчет теплоотдачи при свободной конвекции около горизонтальных труб.
Особенности расчёта теплоотдачи при свободной конвекции в ограниченном пространстве.
Теплоотдача при внешнем обтекании пластины.
Теплообмен при вынужденном движении жидкости по трубам и каналам.
Особенности расчёта теплоотдачи при вынужденном течении жидкости в «длинных» и
«коротких» трубах (каналах).
Расчет теплоотдачи при вынужденном ламинарном течении жидкости в трубах и каналах.
Расчет теплоотдачи при вынужденном турбулентном течении жидкости в трубах и каналах.
Особенности расчета теплоотдачи при переходном режиме вынужденного течения жидкости в
трубах и каналах.
Теплоотдача при внешнем обтекании одиночных труб и пучков труб.
Средний коэффициент теплоотдачи при внешнем обтекании пучков труб.
Третий вопрос
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Особенности расчёта теплоотдачи при фазовых переходах.
Теплоотдача при конденсации неподвижного сухого пара на вертикальной поверхности.
Особенности теплоотдачи при конденсации пара на пучках труб.
Кривая кипения при «паровом» и «электрическом обогреве поверхности», фазы процесса,
критические плотности теплового потока
Теплоотдача при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме.
Основные предпосылки и допущения модели кружилина для пузырькового кипения в большом
объёме.
Структура двухфазного потока в трубах парогенератора.
Расчёт теплоотдачи при кипении движущейся жидкости в трубах.
Основные законы лучистого теплообмена.
Закон Кирхгофа.
Закон Ламберта.
Связь законов Стефана-Больцмана и Планка.
Связь эффективного и результирующего потоков лучистой энергии.
Расчет количества лучистой энергии, идущей с одного тела на другое в диатермичной среде.
Угловой коэффициент и взаимная поверхность
Угловой коэффициент и взаимная поверхность. Методы их определения.
Метод поточной алгебры для определения угловых коэффициентов.
Теплообмен излучением между двумя параллельными пластинами при наличии экрана между
ним.
Расчет теплообмена излучением между двумя телами, одно из которых находится в полости
другого.
Расчет теплообмена излучением между излучающим газом и стенкой
Теплообменные аппараты. Классификация.
Основные уравнения для расчётов параметров в рекуператорах. Разновидности расчётов.
Схемы движения теплоносителей. Цель конструкторского и поверочного расчетов
теплообменников.
Особенности анализа схем движения теплоносителей при фазовых переходах.
Вычисление среднего температурного напора в теплообменниках.
Расчет среднего температурного напора для теплообменных аппаратов со сложной схемой
движения теплоносителей.