WYSYŁKA DZISIAJ !!!

CODZIENNIE W DNI ROBOCZE

WYSTARCZY DO GODZ. 13.00 wysłać do nas:

1) deklarację odbioru przesyłki "za pobraniem"
lub
2) skan przelewu
albo
3) wpłacić za pośrednictwem "PayU"



PRZEPŁYW CIEPŁA



Edward Kostowski

Stan książki/ek: NOWA
Wydawnictwo: POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
Stron: 398
Nakład: 250 egz.
Format: B5

Spis treści:

PRZEDMOWA...........................11
WYKAZ OZNACZEŃ................. 12
WPROWADZENIE............ 18

1. PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA PRZEWODZENIA CIEPŁA............... 20

1.1. Pole temperatury, prawo Fouriera .. 20
1.2. Przewodność cieplna...... 22
1.3. Równanie różniczkowe nieustalonego przewodzenia ciepła ...... 26
1.4. Warunki początkowe i brzegowe..... 30
1.5. Bezwymiarowa forma równania przewodzenia ciepła........... 32

2. JEDNOWYMIAROWE USTALONE PRZEWODZENIE I PRZENIKANIE CIEPŁA ... 35

2.1. Przegroda płaska..............35
2.1.1. Zastępczy współczynnik przewodzenia ciepła ............ 39
2.2. Przegroda cylindryczna .............. 41
Odnoszenie k na powierzchnię płaską Ai.... 44
2.2.1. Krytyczna i ekonomiczna grubość izolacji ...45
2.3. Przegroda kulista .............. 47
2.4. Jednowymiarowe przewodzenie ciepła
dla A zależnego od temperatury .........49
2.5. Przenikanie ciepła przez przegrodę dowolną.................. 51
2.6. Współczynnik przenikania ciepła..... 52
2.6.1. Opory zanieczyszczeń (osadu) ........ 52
2.6.2. Zwiększenie współczynnika przenikania ciepła przez rozwinięcie powierzchni ........ 53

3. PRZEWODZENIE CIEPŁA W PRĘTACH I ŻEBRACH, PRZEGRODY OŻEBROWANE. . 55

3.1. Pręt lub żebro o stałym przekroju ... 55
3.1.1. Przypadki szczególne .......57
Pręt nieskończenie długi ............................ 57
Pręt o skończonej długości L nie zaizolowany na końcu .... 57
Pręt o skończonej długości zaizolowany na końcu ........ 58
Przedłużanie żebra lub pręta, tulejka termometryczna .... 58
3.2. Pręty lub żebra o zmiennym przekroju ...................... 59
3.2.1. Okrągłe żebro płaskie (pierścień o stałej grubości) ........ 60
3.2.2. Żebro proste o profilu trójkątnym ... 62
3.2.3. Żebro proste lub pręt o profilu dowolnym ............... 64
3.3. Sprawność żebra.................65
3.3.1. Efektywność żebra .............68
3.4. Optymalizacja żeber ............ 70
3.5. Przenikanie ciepła przez przegrodę ożebrowaną............... 73
3.6. Płyty grzejne ........................................... 75
3.7. Ścianka ożebrowaną ........... 80

4. WYBRANE ZAGADNIENIA USTALONEGO PRZEWODZENIA CIEPŁA ......... 82

4.1. Ustalone przewodzenie ciepła przy istnieniu wewnętrznych źródeł ciepła......... 82
4.1.1. Płaska płyta o nieograniczonych rozmiarach ............ 83
4.1.2. Walec o promieniu R.............84
4.2. Dwuwymiarowe (płaskie) bezźródłowe ustalone pole temperatury . 85
4.2.1. Metoda rozdzielenia zmiennych...... 85
4.2.2. Metoda źródeł i upustów...........90
4.2.3. Metoda graficzna................................... 93
4.2.4. Metody analogowe.................................. 96
4.2.5. Naroża ........................................... 97

5. NIEUSTALONE PRZEWODZENIE CIEPŁA.... 98

5.1. Nieustalone przewodzenie ciepła w nieskończonej płycie przy skokowej zmianie temperatury ośrodka ..................... 98
5.1.1. Rozwiązanie dla początkowego liniowego rozkładu temperatury 105
5.2. Przewodzenie nieustalone w nieskończonym walcu ............ 106
5.3. Nieustalone nagrzewanie lub ochładzanie kuli o promieniu r0 . . . . 109
5.4. Nieustalone przewodzenie ciepła w ciele półnieskończonym ..... 110
5.5. Systemy wielowymiarowe........ 114
5.6. Stan uporządkowany przewodzenia ciepła 116
5.7. Ochładzanie lub ogrzewanie ciała o małym oporze cieplnym..... 117
5.8. Nieustalone przewodzenie ciepła przy zmiennej
temperaturze ośrodka.......... 118
5.8.1. Płaska płyta, liniowa zmiana temperatury ośrodka ....... 119
5.8.2. Przewodzenie ciepła w ciele półnieskończonym przy okresowej zmianie temperatury powierzchni............. 120
5.9. Przewodzenie ciepła przy zmianie stanu skupienia ciała stałego . . 122
5.9.1. Rozwiązanie uproszczone dla krzepnięcia cieczy.......... 125
5.10. Inne metody analityczne rozwiązywania zagadnień nieustalonego przewodzenia ciepła.......................... 125

6. NUMERYCZNE METODY ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA 126

6.1. Jednowymiarowe nieustalone przewodzenie ciepła ............ 127
6.2. Metoda bilansów elementarnych ....... 130
6.2.1. Równania różnicowe dla warstw niejednorodnych ........ 131
Węzły przypowierzchniowe .......................... 131
Warstwy niejednorodne ............................. 133
Węzły w pobliżu płaszczyzn symetrii ...134
6.2.2. Zagadnienia wielowymiarowe .........134
Elementy różnicowe w różnych układach współrzędnych . . 136
6.2.3. Brzeg obszaru ..................................... 138
Węzeł na brzegu zakrzywionym.............138
Węzły nie leżące na brzegu obszaru.............138
6.2.4. Tok postępowania w metodzie jawnej .... 139
6.3. Metoda Cranka-Nicolsona — ujęcie bilansowe................ 140
6.4. Ograniczenie długości kroku czasowego w metodzie różnic skończonych 144
6.4.1. Metoda różnic skończonych — schemat ogólny ........... 145
Stabilność rozwiązania i ograniczenia kroku czasowego ... 146
Interpretacja czynnika w ............................ 148
6.5. Ustalone przewodzenie ciepła (pole bez źródeł ciepła) .......... 149
6.5.1. Rozwiązywanie układu równań liniowych............... 151
6.5.2. Metoda Monte Carlo ...........153
Uwzględnienie źródeł ciepła.......................... 154
6.6. Metody analogowe rozwiązywania zagadnień przewodzenia ciepła 154

7. KONWEKCJA................156

7.1. Podstawowe równania przejmowania ciepła .................. 157
7.1.1. Równanie wymiany ciepła .... 157
7.1.2. Równanie przewodzenia ciepła........ 158
7.1.3. Równanie ruchu płynu ..........158
7.1.4. Równanie ciągłości strugi.........161
7.2. Wpływ burzliwości na postać równań .... 162
7.3. Warunki jednoznaczności......... 163
7.4. Teoria podobieństwa ............163
7.4.1. Twierdzenia teorii podobieństwa .. 168
7.5. Analiza wymiarowa ...............169
7.6. Średnia temperatura płynu ....... 171
7.7. Średnica ekwiwalentna ...... 172

8. KONWEKCJA WYMUSZONA....... 173

8.1. Wnikanie ciepła podczas przepływu wzdłuż płaskiej płyty....... 173
8.1.1. Przepływ laminarny — rozwiązanie ścisłe .............. 174
8.1.2. Przepływ laminarny — rozwiązanie przybliżone ......... 177
8.1.3. Wzory robocze do obliczania współczynnika a............ 178
8.1.4. Związek pomiędzy wymianą ciepła a oporami przepływu (analogia Colburna)... 179
8.2. Wnikanie ciepła podczas poprzecznego opływu walca........... 181
8.2.1. Opływ kuli i walców niekołowych .. 184
8.2.2. Konwekcja podczas poprzecznego opływu pęczków rur..... 185
8.2.3. Opływ żeber i rur ożebrowanych ... 187
8.3. Grawitacyjny spływ cieczy ......... 189
8.4. Wnikanie ciepła podczas wymuszonego przepływu płynu w przewodach 192
8.4.1. Przepływ laminarny w prostej rurze ..... 192
Rozwiązanie dla stałego strumienia ciepła na ściance ..... 194
Rozwiązanie dla stałej temperatury ścianki .. 195
8.4.2. Przepływ turbulentny w prostej rurze.... 199
Uproszczone równanie wielkościowe dla
przepływu płynu w rurze .......... 202
8.4.3. Przepływ przejściowy .........202
8.4.4. Wpływy uboczne ....................204
Kierunek przepływu ciepła .......................... 204
Odcinek rozbiegowy ................................ 204
Wpływ krzywizny kanału............................ 205
Kanał o przekroju niekołowym ....................... 206
8.5. Konwekcja w ciekłych metalach......... 206

9. KONWEKCJA SWOBODNA....... 208

9.1. Rozwiązanie analityczne ............. 209
9.1.1. Rozwiązanie ścisłe dla pionowej ścianki płaskiej w przestrzeni nieograniczonej ... 209
9.1.2. Rozwiązanie przybliżone dla pionowej ścianki płaskiej .... 211
9.2. Zależności empiryczne dla konwekcji swobodnej............... 214
9.2.1. Zależności empiryczne w przypadku stałego
strumienia ciepła .................................. 215
9.2.2. Wzory uproszczone ...............216
9.3. Konwekcja swobodna w przestrzeni ograniczonej i zamkniętej . . . 216
9.4. Równoczesna konwekcja swobodna i wymuszona .............. 218

10. KONWEKCJA PRZY ZMIANIE STANU SKUPIENIA...................... 219

10.1. Wymiana ciepła podczas skraplania par ..................... 220
10.1.1. Skraplanie pary na ściance pionowej i pochyłej ......... 222
Turbulentny spływ kondensatu...................... 224
10.1.2. Skraplanie pary na rurze poziomej.................... 225
10.1.3. Inne czynniki wpływające na a podczas skraplania par .... 227
Wpływ prędkości pary ............................. 227
Skraplanie pary przegrzanej ........................ 228
Skraplanie wewnątrz rur poziomych.....229
Skraplanie w obecności gazu obojętnego.......231
10.1.4. Kondensacja kroplowa ..............232
10.2. Wrzenie cieczy........................233
10.2.1. Powstawanie i wzrost pęcherzyków pary............... 237
10.2.2. Wyniki badań i zależności kryterialne................. 239
Swobodne wrzenie pęcherzykowe ........239
Wzory uproszczone dla wrzenia pęcherzykowego........ 241
Krytyczny strumień ciepła.......................... 242
10.2.3. Wrzenie błonowe .............243
10.2.4. Wrzenie podczas konwekcji wymuszonej 244

11. PROMIENIOWANIE CIEPLNE...... 247

11.1. Podstawowe pojęcia i prawa promieniowania ................. 248
11.1.1. Prawo Kirchhoffa ................250
11.1.2. Podstawowe pojęcia...............251
11.1.3. Prawo Lamberta ......................253
11.1.4. Prawo Plancka ................................... 255
11.1.5. Prawo Wiena ..................................... 257
11.1.6. Prawo Stefana - Boltzmanna ... 258
11.1.7. Funkcja promieniowania ...........260
11.2. Emisyjność ciał ....................262
11.3. Radiacyjna wymiana ciepła w ośrodku diatermicznym ......... 265
11.3.1. Emisja własna, jasność, opromieniowanie .............. 265
11.3.2. Stosunek konfiguracji...........266
Obliczanie stosunku konfiguracji — wzór ogólny........ 267
Metoda optyczna wyznaczania stosunków konfiguracji . . . 269
Metoda nitkowa .................................. 270
Algebra stosunków konfiguracji ..................... 271
11.3.3. Wymiana ciepła przez promieniowanie pomiędzy dwiema równoległymi, płaskimi powierzchniami................ 272
Metoda wielokrotnych odbić.......................... 272
Metoda jasności .................................. 274
11.3.4. Wymiana ciepła między dwiema powierzchniami zamyka¬jącymi przestrzeń, z których jedna jest niewklęsła ...... 275
Zastąpienie powierzchni wklęsłej płaską obwiednią ..... 277
11.3.5. Radiacyjna wymiana ciepła w układzie wielopowierzchniowym....... 278
Układ trójpowierzchniowy zamknięty z powierzchnią 3 wklęsłą ... 279
Układ dwupowierzchniowy otwarty ..........282-
11.3.6. Analogia elektryczna.............283
11.3.7. Działanie ekranów ................285
11.4. Radiacyjny współczynnik wnikania ciepła.................... 286

12. PROMIENIOWANIE SUBSTANCJI CZĘŚCIOWO PRZEZROCZYSTYCH.......... 288

12.1. Absorpcyjność, emisyjność i transmisyjność substancji częściowo przezroczystych .. 288
Promieniowanie objętościowe ....................... 291
12.2. Zastępcza grubość warstwy gazu promieniującego ............. 291
12.3. Równanie transportu energii promienistej ................... 293
12.4. Promieniowanie gazów technicznych .................... 296
12.4.1. Emisyjność i absorpcyjność C02 i H20 ................. 297
Modele gazu promieniującego, absorpcyjność C02 i H20. . . 299
12.4.2. Emisyjność cząstek stałych zawartych w gazie........... 301
Emisyjność sadzy ................................. 302
Emisyjność płomienia.............................. 304
12.4.3. Emisyjność i absorpcyjność spalin.... 305
Wzory przybliżone................................. 305
Absorpcyjność gazu nieszarego.........309
Spaliny zapylone lub zawierające sadzę...310
12.5. Model pasmowy promieniowania gazów 311
12.5.1. Model pasm szerokich Edwardsa - Balakrishnana ....... 312
Określenie hirudina emisyjności gazu......................... 317
12.6. Zastępczy gaz realny............... 318

13. WYMIANA CIEPŁA W PRZESTRZENI WYPEŁNIONEJ GAZEM PROMIENIUJĄCYM 321

13.1. Przepływ ciepła pomiędzy gazem promieniującym a ścianką..... 321
13.1.1. Porównanie rozwiązań: gaz szary - gaz nieszary......... 323
13.2. System wielopowierzchniowy wypełniony gazem o wyrównanej temperaturze........ 324
13.2.1. Układ dwupowierzchniowy zamknięty z gazem szarym w środku.................326
Analiza radiacyjnej wymiany ciepła......327
13.3. Radiacyjny przepływ ciepła w ośrodku nieizotermicznym........ 331
13.3.1. Powierzchnie wzajemnej wymiany ciepła............... 333
13.3.2. Metoda podziału strefowego........ 336
13.4. Model pasmowy radiacyjnej wymiany ciepła dla gazów ......... 338
13.4.1. Przykład zastosowania modelu pasmowego
do obliczania radiacyjnej wymiany ciepła....340

14. WYMIENNIKI CIEPŁA................ 344

14.1. Rekuperatory współprądowe i przeciwprądowe................ 345
14.1.1. Rozkład temperatur czynników .... 346
Współprąd....................................... 346
Przeciwprąd ..................................... 347
Skraplacz i parowacz .............................. 348
Zależności bezwymiarowe .......................... 349
Wielkości graniczne ............................... 350
14.1.2. Średnia różnica temperatur i powierzchnia wymiany ciepła 351
14.2. Bezwymiarowa analiza rekuperatorów — metoda O, P, R ....... 352
14.2.1. Porównanie współprądu i przeciwprądu 354
14.2.2. Zestawy rekuperatorów ........355
14.3. Rekuperator krzyżowoprądowy .... 357
14.4. Rekuperatory o złożonym przepływie czynników .. 361
14.5. Metoda efektywności cieplnej (e, NTU) ...................... 363
14.5.1. Porównanie przedstawionych metod .. 364
14.6. Zagadnienie dodatkowe związane z obliczaniem wymienników ciepła 365
14.6.1. Uwzględnienie strat ciepła do otoczenia ............... 365
14.6.2. Obliczenia dla zmiennego współczynnika przenikania ciepła...... 366
14.6.3. Obliczanie średnich temperatur czynników ............ 366
14.7. Wymienniki „trójczynnikowe"..........367
14.7.1. Element Fielda ................................... 368
14.7.2. Wymiennik pętlicowy ................371
14.8. Regeneratory.............................372
14.8.1. Obliczanie powierzchni wymiany ciepła w regeneratorze . . 375
Współczynnik przekazywania ciepła kc.....377
Sprawność cieplna wypełnienia (ciepło zredukowane) .... 377
Zastępcza grubość wypełnienia ...................... 379
Powierzchnia i średnia różnica temperatury . 379
14.8.2. Metody obliczania regeneratorów .... 379
Metoda Heiligenstaedta............................ 380
Metoda Hausena.................................. 381
Metody Rummla i Schacka ......................... 383
Porównanie przedstawionych metod obliczeniowych...... 384
14.8.3. Rozkład temperatur w regeneratorze .... 384
Metody analityczne ............................... 385
Metody numeryczne (różnic skończonych) — omówienie . . 389
14.8.4. Obliczanie powierzchni regeneratora za pomocą metody efektywności cieplnej .... 389
14.8.5. Obliczanie rozkładu temperatury w regeneratorze obrotowym........... 392

LITERATURA................................................. 393

Z okładki:

Przepływ ciepła jest jednym z ważniejszych zjawisk, z jakimi spotykamy się w praktyce inżynierskiej. Podręcznik zawiera wykład wiadomości dotyczących trzech podstawowych mechanizmów transportu ciepła, tj. przewodzenia, konwekcji i promieniowania. Duża cześć książki jest poświęcona wymiennikom ciepła (w tym regeneratorom). Szerzej nił w innych dostępnych podręcznikach przedstawiono promieniowanie cieplne, w tym między innymi model pasmowy promieniowania gazów. Zamieszczone notki przedstawiają literaturę źródłowa oraz wkład ośrodka gliwickiego hirudina do rozwoju tej dyscypliny. Materiał obejmuje tematykę studiów na wydziałach mechanicznych politechnik, a także innych kierunkach, np. inżynierii środowiska, metalurgii, inżynierii chemicznej itp. Z tego względu studenci i absolwenci wymienio nych kierunków, w tym zwłaszcza inżynierowie mechanicy energetycy, są głównymi adresatami niniejszego podręcznika.

Słowa kluczowe:
♦ przepływ ciepła
♦ pole temperatury
♦ przewodzenie ciepła
♦ konwekcja wymuszona
♦ konwekcja swobodna
♦ konwekcja podczas wrzenia
♦ konwekcja podczas skraplania
♦ promieniowanie cieplne
♦ modele promieniowania gazów
♦ wymienniki ciepła
♦ regeneratory

Zobacz nasze pozostałe oferty: Strona "o mnie" Wszystkie aukcje Panelealle