Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине




НазваниеМетодические указания по выполнению практических работ по дисциплине
страница1/7
Дата публикации13.04.2014
Размер0.59 Mb.
ТипМетодические указания
uchebilka.ru > Математика > Методические указания
  1   2   3   4   5   6   7
Навчальне видання

ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ НАГРІВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання практичних робіт

з дисципліни “Основи теплових розрахунків нагрівальних

пристроїв”

для студентів спеціальності 8.05040301

Прикладне матеріалознавство”

рівня бакалавра
Російською мовою
Укладачі : КОСТИК Вікторія Олегівна

ЛІТУС Катерина Олександрівна
Відповідальний за випуск проф. О. В. Соболь
Роботу до видання рекомендував проф. М. А. Погрібний
Редактор Н. В. Верстюк

Комп’ютерна верстка Г. А. Федоренко


План 2011 р., поз. 137.

Підп. до друку 01.10.12. Формат 60х84 1/16. Папір офсетний

Друк ЁC ризографія. Гарнітура Times New Roman. Ум. друк. арк. .

Облік.-вид. арк. 3,6. Наклад 50 прим. Зам. № . Ціна договірна.
Видавничий центр НТУ “ХПІ”.

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК № 3657 від 24.12.2009 р.

61002, Харків, вул. Фрунзе,21

Друкарня НТУ “ХПІ”, 61002, Харків, вул. Фрунзе,21

^ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,

МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ”
Тепловые расчеты нагревательных устройств
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению практических работ по дисциплине

Основы тепловых расчетов нагревательных устройств”

для студентов специальности 8.05040301

Прикладное материаловедение”

уровня бакалавра


Утверждено

редакционно-издательским

советом университета,

протокол № 1 от 23.06.2011 г.

Харьков

^ НТУ “ХПИ”

2012

Тепловые расчеты нагревательных устройств. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине “Основы тепловых расчетов нагревательных устройств” для студентов специальности 8.05040301 “Прикладное материаловедение” уровня бакалавра / Сост. : В. О. Костик, Е. А. Литус. ЁC Харьков : НТУ “ХПИ”, 2012. ЁC 80 с.


Составители : В. О. Костик

Е. А. Литус


Рецензент : О. В. Соболь


Кафедра материаловедения


5.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎK30

5.2. Основные положенияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.30

^ 5.2.1. Граничные условия третьего рода (теплопередача)ЎKЎKЎKЎK...30

5.2.2. Граничные условия второго и третьего рода.ЎKЎKЎKЎKЎKЎK...ЎK34

5.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK....35

6. Практическая работа 6. Передача теплоты через

цилиндрические стенкиЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎK.....ЎKЎKЎKЎKЎK..37

^ 6.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK37

6.2. Основные положенияЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK38

6.2.1. Однородная цилиндрическая стенкаЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.38

6.2.2. Многослойная цилиндрическая стенкаЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎK43

6.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK....47

7. Практическая работа 7. Конвективный теплообмен.

Теория подобия.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎK49

^ 7.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK49

7.2. Основные положенияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎK49

7.2.1. Конвективный теплообмен в однородной средеЎKЎKЎKЎK..ЎKЎK49

7.2.2. Теория подобияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.52

^ 7.2.3. Значение теплопередачи конвекцией

в нагревательных печахЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.58

7.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎK....59

8. Практическая работа 8. Теплообмен излучением.

Сложный теплообменЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.62

^ 8.1. Цель работыЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK62

8.2. Основные положенияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK......ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK62

8.2.1. Лучистый теплообменЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..62

8.2.2. Излучение через отверстие в печных стенахЎK.ЎKЎKЎK...ЎKЎKЎK66

^ 8.2.3. Сложный теплообменЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK...ЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎK..71

8.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK....72

Список литературыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..77


79

СОДЕРЖАНИЕ
ВступлениеЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK...ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.3

^ 1. Практическая работа 1. Изучение основных процессов

теплопередачи. Решение задач по закону Фурье.

Теплопроводность при стационарном режимеЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK4

1.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK......4

1.2. Основные положенияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK4

^ 1.2.1. Основные способы передачи теплотыЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎK...4

1.2.2. Основные понятия теории теплопередачиЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎK.7

1.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎK10

2. Практическая работа 2. Дифференциального уравнения

теплопроводности. Условия однозначности для процессов

теплопроводности. Граничные условия первого рода

для плоской однородной стенки..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.12

^ 2.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK12

2.2. Основные положенияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎK.12

2.2.1. Основные допущения для вывода дифференциального

уравнения теплопроводностиЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK....12

^ 2.2.2. Условия однозначности для процессов

теплопроводностиЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎK.14

2.2.3. Передача теплоты через плоскую однородную стенку

при стационарном режимеЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.18

^ 2.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK20

3. Практическая работа 3. Нахождение распределения

температуры по однородной стенке при переменном

коэффициенте теплопроводности ѓЬ = ѓЬ(t)ЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎK..22

^ 3.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK22

3.2. Основные положенияЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK......ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK22

3.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎK....24

4. Практическая работа 4. Передача теплоты через плоскую

многослойную стенку при граничных условиях первого рода.ЎKЎKЎK26

^ 4.1. Цель работыЎKЎKЎKЎKЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK26

4.2. Основные положенияЎKЎKЎK...ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.ЎKЎKЎKЎKЎK..26

4.3. Порядок выполнения работыЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.............28

5. Практическая работа 5. Нахождение теплового потока

и температуры в однородной стенкеЎKЎK..ЎK..ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK30

78

ВСТУПЛЕНИЕ
В настоящих методических указаниях представлены практические работы на тему “Тепловые расчеты нагревательных устройств” по дисциплине “Основы тепловых расчетов нагревательных устройств”.

Практические занятия учитывают специфику кафедры материаловедения и направлены на приобретение студентами специальности 8.05040301 “Прикладное материаловедение” уровня бакалавра навыков, необходимых при выполнении курсовых проектов, бакалаврских и дипломных работ, а также полезных в самостоятельных научных исследованиях.

Каждая практическая работа предполагает активное освоение студентами теоретических и практических знаний, получаемых на лекциях. В минимальном объеме они представлены в каждой работе как основа для самостоятельной подготовки к индивидуальным занятиям.

3

^ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 1
Изучение основных процессов теплопередачи.

Решение задач по закону Фурье.

Теплопроводность при стационарном режиме
^ 1.1. Цель работы
Изучить основные способы передачи теплоты.

Изучить основные понятия теории теплопередачи.
1.2. Основные положения
1.2.1. Основные способы передачи теплоты

Теплопередача или теплообмен ЁC учение о самопроизвольных необратимых процессах распространения теплоты в пространстве. Под процессом распространения теплоты понимается обмен внутренней энергией между отдельными элементами, областями рассматриваемой среды. Перенос теплоты осуществляется тремя основными способами: 1) теплопроводностью; 2) конвекцией; 3) тепловым излучением.

Теплопроводность представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах (или между ними), обусловленный переменностью температуры в рассматриваемом пространстве. Процессы передачи тепла теплопроводностью лежат в основе теории и практики нагрева металла при термической обработке деталей машин.

Конвекция возможна только в текучей среде. Под конвекцией теплоты понимают процесс ее переноса при перемещении объемов жидкости или газа (текучей среды) в пространстве из области с одной температуры в область другой. При этом перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды. В технике чаще всего рассматривают конвективный теплообмен жидкости или газа с поверхностью твердых тел, при котором тепло транспортируется к поверхности или от нее движущимися объемами среды.

Тепловое излучение ЁC процесс распространения теплоты с помощью электромагнитных волн, обусловленный только температурой и оптическими свойствами излучающего тела; при этом внутренняя энергия тела (среды) переходит в энергию излучения. Процесс пре-

4

^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Исаченко В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. ЁC М. : Энергия, 1975. ЁC 488 с.

Юдаев Б. Н. Теплопередача / Б. Н. Юдаев. ЁC М. : Высш. школа, 1973. ЁC 360 с.

Теория тепломассообмена / С. И. Исаев, И. А. Кожинов, В. И. Кофанов и др. / под. ред. А. И. Леонтьева. ЁC М. : Высш. школа, 1979. ЁC 445 с.

Кривандин В. А. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии / В. А. Кривандин, А. В. Егоров. ЁC М. : Металлургия, 1989. ЁC 459 с.

Кривандин В. А. Металлургические печи / В. А. Кривандин, Б. Л. Марков. ЁC М. : Металлургия, 1977. ЁC 464 с.

Краснощеков Е. А. Задачник по теплопередаче / Е. А. Краснощеков, А. С. Сукомел. ЁC М. : Энергия, 1980. ЁC 288 с.

Металловедение и термическая обработка стали : справочник. Т. I. Методы испытаний и исследования / под ред. М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахштадта. ЁC М. : Металлургия, 1983. ЁC Гл. 17. ЁC 352 с.

Берг Л. Г. Введение в термографию / Л. Г. Берг. ЁC М. : Наука, 1969. ЁC Гл. 1ЁC4. ЁC 395 с.

Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах : cправ. изд. / В. Е. Зиновьев. ЁC М. : Металлургия, 1989. ЁC 384 с.

Исаченко В. П. Теплопередача : учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. ЁC М. : Энергия, 1975. ЁC 488 с.

Юдаев Б. Н. Теплопередача : учебник для втузов / Б. Н. Юдаев. ЁC М. : Высш. школа, 1973. ЁC 360 с.

Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах / Б. С. Бокштейн. ЁC М. : Металлургия, 1978. ЁC 248 с.

77

^ 9. Определить тепловой поток через стенки печи:
µ §(8.21)

10. Проверить температуры футеровки печи:

ЁC расчетные температуры стенок печи
µ § µ § µ §(8.22)

ЁC погрешность вычислений температур
µ § %, µ § %, µ § %.(8.23)

Если погрешность вычислений не превышает 5 %, то температуры выбраны правильно, а если погрешность превышает 5 %, то задаются новыми температурами слоев стенок и расчет повторяют до тех пор, пока не будет погрешность вычислений менее 5 %.
^ Вопросы для самопроверки
Какие тела называют абсолютно черными, белыми, прозрачными и серыми?

Что собой представляет сложный теплообмен?

Как определить приведенный коэффициент излучения от печных газов к футеровке печи?

^ Как определить коэффициент теплоотдачи рабочей среды в печи?
Рекомендуемая литература: [1ЁC6].

76

вращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса излучения и его поглощения веществом называется теплообменом излучением.

В природе и технике элементарные процессы распространения теплоты ЁC теплопроводность, конвекция, тепловое излучение ЁC очень часто происходят совместно. Теплопроводность в чистом виде большей частью имеет место лишь в твердых телах. Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью. Совместный процесс переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом. В инженерных расчетах часто определяют конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Этот процесс конвективного теплообмена называют конвективной теплоотдачей или теплоотдачей. Многие процессы переноса теплоты сопровождаются переносом вещества. Например, при испарении воды в воздух, помимо теплообмена, имеет место и перенос образовавшегося пара в воздушной смеси. В общем случае перенос пара осуществляется как молекулярным, так и конвективным путем. Совместный молекулярный и конвективный перенос массы называют конвективным массообменом. При наличии массообмена процесс теплообмена усложняется. Теплота дополнительно может переноситься вместе с массой диффундирующих веществ.

Рассматриваемые газы, жидкости и твердые тела в подавляющем большинстве случаев считаются сплошной средой, т. е. средой, при рассмотрении которой допустимо пренебречь ее дискретным строением.

Во всех термических печах теплообмен осуществляется всеми тремя способами, однако в отдельных термических печах доля участия каждого вида теплообмена неодинакова. Например, в тигельных печах-ваннах передача тепла соли происходит через стенки тигля теплопроводностью, в отпускных печах с циркуляцией горячего воздуха передача тепла деталям происходит конвекцией, а в электрических камерных печах ЁC излучением.

В рабочем пространстве термических печей теплообмен происходит следующим образом. Продукты горения топлива отдают свое тепло нагреваемым изделиям, стенкам и своду печи излучением и конвекцией. Поверхность кладки печи вследствие меньшей теплопроводности, чем у нагреваемого металла, будет иметь температуру выше,

5

чем изделия, находящиеся на поду печи. Создается разность температуры; появляется потеря тепла излучением от стен и свода к нагреваемым изделиям. Нагреваемые изделия будут получать тепло за счет трех потоков: 1) излучение газов и пламени; 2) излучение стен и свода; 3) конвекционный поток тепла от движущихся печных газов.

Схема теплообмена в рабочем пространстве печи показана на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 ЁC Схема теплообмена в рабочем пространстве печи:
излучение от газов к своду; излучение от газов к металлу; излучение от свода к металлу; излучение от свода во внешнюю среду; конвекция от газов к металлу; конвекция от газов к своду; конвекция во внешнюю среду; теплопроводность в кладке печи; теплопроводность в нагреваемом металле
  1   2   3   4   5   6   7

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине 
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Водоснабжение (для студентов 4 курса всех форм обучения специальности...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «электромагнитная техника»
Методические указания к выполнению лабораторных работ и контрольных заданий по дисциплине "Электромагнитная техника". Раздел "Электромагнитные...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «прикладная гидроэкология»
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладная гидроэкология» (для студентов 3 курса дневной формы...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению практических работ по курсу “Технологическая...
Методические указания к выполнению практических работ по курсу “ Технологическая оснастка автоматизированного производства ” (для...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению практических работ по курсу “Проектирование...
Методические указания к выполнению практических работ по курсу “Проектирование специальных станочных и контрольных приспособлений”...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Компьютерная графика»
Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Компьютерная графика» (для студентов, обучающихся по направлению...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению контрольных и расчетно-графических...
Методические указания к выполнению контрольных и расчетно-графических работ по дисциплине «Взаимозаменяемость, метрология, стандартизация»...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Методические указания предназначены для студентов и преподавателей университета

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания и задания к практическим работам по курсу „Основы...
Методические указания предназначены для выполнения практических работ по учебной дисциплине «Маркетинг и организация производства»,...

Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Физика” для студентов всех специальностей (Разделы: “Механика”,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<