ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА НЕРАВНОМЕРНО НАГРЕТОЙ СФЕРИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЫ С ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДОЙ

Введение 4
Глава I. Постановка задачи 10
Глава II. Метод сращиваемых асимптотических разложений 15
Глава III. Поля температур вне и внутри нагретой твердой умеренно крупной частицы сферической формы 18
Глава IV. Поток тепла на поверхность частицы. Анализ полученных результатов 29
Заключение 31
Список использованной литературы
Купить

Тема исследования: влияние на теплообмен умеренно крупной твердой
аэрозольной частицы сферической формы макроскопического движения среды,
слоя Кнудсена и излучения в газообразной среде при малых относительных перепадах температуры в ее окрестности.
Актуальность исследования: при взаимодействии тел, у которых различные температуры, происходит обмен энергией, поэтому интенсивность движения
частиц тела, имевшего меньшую температуру, увеличивается, а интенсивность
движения частиц тела с более высокой температурой уменьшается. Вследствие такого взаимодействия одно из тел остывает, а другое тело нагревается. Поток энергии, который передается частицами тела с более высокой температурой частицам
тела с более низкой температурой в литературе принято называть тепловым потоком. Отсюда следует, чтобы возник тепловой поток, т.е. возник процесс теплообмена между различными областями пространства, заполненного вещественной
средой, необходимо и достаточно, чтобы в этих областях, имели место разные температуры.
Значимость процесса теплообмена в производстве, природе и т.д. определяется тем, что свойства тел самым существенным образом зависят от их теплового
состояния, которое в свою очередь само определяется условиями теплообмена.
Эти условия оказывают существенное влияние на процессы изменения состояния
вещества, механические, тепловые, магнитные и другие свойства тел. Именно этим
и объясняется интенсивное развитие теории теплообмена и то исключительно важное значение, которое ей уделяется в энергетике, химической технологии,
авиастроении, медицине, сельском хозяйстве и природе.
В различных областях химических технологий, гидрометеорологии, сельском хозяйстве, медицине, охраны окружающей среды, т.е. в современной науке и
технике нашли очень широкое применение многофазные смеси. Наибольший интерес из многофазных смесей представляют так называемые аэродисперсные системы. Аэродисперсные системы состоят из двух фаз, одна из которых есть частицы, а вторая – вязкая газообразная среда. Аэрозолями называют частицы, взвешенные в газообразной среде, а сами частицы – аэрозольными. Размер аэрозольных частиц может колебаться в очень широких пределах: от макроскопических
~ 500 мкм до молекулярных ~10нм значений, и может варьировать также и
концентрация частиц в аэродисперсной системе – от одной частицы до высококонцентрированных систем 1010 см3.
Следует также отметить, что среднее расстояние между аэрозольными частицами, встречающихся в аэродисперсных систем, намного больше характерного
размера аэрозольной частицы. Это означает, что в таких системах учет влияния
аэрозоля на развитие теплообмена в аэродисперсной системе можно проводить,
основываясь на знание законов теплообмена и динамики движения с бесконечной
окружающей средой отдельных аэрозольных частиц. Без знания закономерностей
такого теплообмена невозможно математическое моделирование эволюции аэродисперсных систем и решение такого важного вопроса как целенаправленное воздействие на аэрозоли. Поэтому изучение закономерностей теплообмена отдельных
частиц с бесконечной окружающей вязкой газообразной средой является важной
актуальной задачей, представляющей значительный теоретический и практический интерес.
В научной литературе аэрозольные частицы по размерам условно делятся на
крупные, умеренно крупные и мелкие. Для классификации частиц по размерам
применяют критерий Кнудсена.
Кроме того, если на поверхности частиц происходит конденсация или испарение молекул вещества частиц, то такие аэрозольные частицы называются летучими. Нелетучими называются аэрозольные частицы, на поверхности которых фазовый переход не происходит.
В дипломной работе рассматривается теплоперенос умеренно крупной твердой аэрозольной частицы сферической формы.
Распределения полей температур вне (Te ) и внутри (Ti ) умеренно крупной
твердой аэрозольной частицы сферической формы, внутри которой действуют неоднородно распределенные в ее объеме внутренние источники тепла плотностью
qi ( r ), описываются следующими уравнениями [2,3]:
ecp UeTe  eTe , iTi   qi . (1)
Здесь 
сp удельная теплоемкость при постоянном давлении,   теплопроводность,   плотность, Ue − массовая скорость; индексы «e » и «i » здесь и далее
относятся к вязкой газообразной среде и частице, индексом « s » - обозначены значения физических величин, взятых при средней температуре поверхности частицы
равной TS, а индексом « » - обозначены значения физических величин, характеризующие внешнюю газообразную среду вдали от аэрозольной частицы.
В научной литературе первое уравнение в выражении (1) называется конвективным уравнением переноса тепла. Оно описывает перенос энергии в газообразной среде за счет макроскопического движения самой среды левая часть этого
уравнения и, если температура газообразной среды не постоянна вдоль ее объема,
то наряду с указанным выше механизмом переноса энергии будет происходить перенос тепла также и посредством, так называемой теплопроводности - правая часть
этого уравнения.
Купить