Библиотека криофизика

Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник

Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т.Емцев и другие

Под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина

Предлагаемый справочник входит в справочную серию «Теплоэнергетика и теплотехника» (первая книга этой серии «Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы» вышла в свет в 1980 г.). Приведены сведения по гидроаэромеханике и теплообмену в различных системах. Описаны методы экспериментального исследования процессов тепло- и массообмена, теплофизических свойств веществ и теплотехнических измерений.

Справочник предназначен для инженеров-теплотехников и теплоэнергетиков, работающих на ТЭС и промышленных предприятиях различных отраслей народного хозяйства страны, а также для научных работников и студентов вузов соответствующих специальностей.

Скачать в формате djvu (8,8 МБ): TMO-spravochnik.djvu

Cкачать в формате pdf (графика - 151 МБ): TMO-spravochnik.pdf

Авторы: Е. В. Аметистов, В. А. Григорьев, Б. Т. Емцев, А. В. Клименко, А. С. Комендантов, Г. К. Круг, А. Б. Кувалдин, Д. А. Лабунцов, В. П. Морозкин, Ю. М. Павлов, В. С. Протопопов, Р. И. Созиев, Е. Е. Тоцкий, В. С. Чистяков, Э. Э. Шпильрайн, В. В. Ягов.

Рецензенты: Ю. В. Барышев (разд. 1), А. И. Леонтьев (разд. 2), 3. Л. Миропольский (разд. 3), Г. Е. Тарле (разд. 4), В. А. Алексеев (разд. 6), Н. Б. Гутман, (разд. 6), Б. Г. Таманский (разд. 7), В. Н. Жуков (разд. 8), В. Е. Люстеринк (разд. 9), М. Г. Харченко (разд. 10).

Ответственный редактор Н. Г. Рассохин

Краткое содержание

Раздел первый. Механика жидкости и газа
Раздел второй. Основы тепло- и массообмена
- Теплопроводность
- Конвективный теплообмен в однофазной среде
- Конвективный теплообмен при изменении агрегатного состояния
- Совместные процессы тепло- и массообмена
Раздел третий. Теплообмен в элементах сверхпроводящих систем
Раздел четвертый. Охлаждение электрических машин и трансформаторов
Раздел пятый. Теплообмен в радиоэлектронной аппаратуре
Раздел шестой. Теплообмен в электротехнических установках (ЭТУ)
Раздел седьмой. Теплотехнические измерения
Раздел восьмой. Методы экспериментального изучения процессов тепло- и массопереноса
Раздел девятый. Экспериментальные методы определения теплофизических свойств веществ
Раздел десятый. Оптимизация теплофизического эксперимента

Предисловие

Практически любая деятельность специалистов-теплотехников (проектирование, эксплуатация, исследование), объектом которой являются теплотехнические устройства, требует сведений о тепло- и массообмене, механике сплошных сред. С одной стороны, эта область науки достаточно хорошо разработана, получены надежные данные, которые можно использовать при решении тех или иных конкретных задач, возникающих при проектировании и эксплуатации современного теплотехнического и теплоэнергетического оборудования; с другой, — проблемна, поскольку увеличение мощности энергетических объектов, использование новых веществ, расширение диапазона действия теплотехнических устройств требуют создания новых, более надежных методов расчета, проведения новых исследований, и в ряде случаев единственно возможным методом исследования является экспериментальный, причем существенной особенностью теплотехнического эксперимента является его большая трудоемкость и сравнительно невысокая точность, а также то, что он проводится в основном на установках индивидуального изготовления.

Поэтому в данную книгу, являющуюся второй в справочной серии теплоэнергетикам и теплотехникам, наряду с классическими разделами механики сплошной среды и тепло- и массообмена включены разделы, которые познакомят специалистов с методами расчета гидростатики и гидродинамики двухфазных сред, с методами тепловых расчетов и схемами устройств, применяемыми в элементах сверхпроводящих систем, при охлаждении электрических машин и трансформаторов, в радиоэлектронной аппаратуре, в электротермических установках, а также разделы, посвященные методам и технике теплотехнического эксперимента и измерений.

При отборе материала и его изложении учитывалось, что к справочникам чаще всего обращаются либо за фактическими данными и конкретными рекомендациями, необходимыми при проведении определенного инженерного расчета или научного исследования, либо в случаях, когда требуется ознакомиться или восстанавливать в памяти основные положения дисциплины, не являющейся основной для исследователя, но необходимой для решения поставленной задачи. Поэтому в книге можно найти как основные исходные определения, формулировки теорем и законов, так и результирующие расчетные зависимости с кратким изложением методик их применения, а также табличные данные.

В разд. 1 «Механика жидкости и газа» содержится сжатое изложение основных положений гидромеханики и газовой динамики, актуальных для теплотехников. Наряду с фундаментальными определениями и понятиями, относящимися к кинематике, статике и динамике, даются формулировки классических теорем и приводятся основные уравнения покоя и движения жидкостей и газов в формах, наиболее употребительных в инженерной практике. Раздел содержит также основные сведения о газожидкостных средах, в частности, важные для теплотехников сведения о течения парожидкостных смесей в адиабатных условиях и условиях теплообмена, в том числе при наличии термодинамической неравновесности в потоке.

В разд. 2 приведены основные положения теории тепло- и массообмена, конкретные рекомендации для расчетов соответствующих процессов. Для удобства выбора формулы в ряде случаев сведены в таблицы с указанием пределов их применимости, определяющих размеров и температуры. Раздел содержит сведения, достаточные для понимания и построения расчетных схем сложных процессов совместного тепло- и массообмена, а также значительный по объему табличный материал, содержащий теплофизические свойства веществ, данные по критическим тепловым нагрузкам парогенерирующих каналов и др.

В разд. 3 приведены сведения, необходимые для расчета теплообмена в устройствах, работающих при низких температурах в элементах сверхпроводящих систем. Практическое использование сверхпроводимости привело в настоящее время к созданию принципиально новых энергетических и электротехнических устройств. Обеспечение надежной работы таких устройств неразрывно связано с решением вопросов тепловой стабилизации сверхпроводящих элементов при гелиевых температурах. В разделе освещаются необходимые для этого закономерности теплоотдачи к гелию, находящемуся в жидком или газообразном состоянии, методики расчета теплопритоков в криогенные системы, а также свойства конструкционных материалов при низких температурах.

В разд. 4 рассмотрены основные положения методов тепловых и гидравлических расчетов, применяемые схемы охлаждения электрических машин, трансформаторов, генераторов, используемых в теплоэнергетике.

В разд. 5 проведены описания различных систем охлаждения радиоэлектронной аппаратуры; сформулированы принципы, позволяющие изучать температурные поля сложных тел с источниками теплоты; изложены методы расчета тепловых режимов, разработанные советскими учеными на основе многочисленных экспериментальных и теоретических исследований. Включение этого раздела обусловлено тем, что в настоящее время теплотехнические знания все шире применяются в областях техники, которые сравнительно недавно считались далеко отстоящими от теплотехника в буквальном понимании этого слова. К таким областям относится радиоэлектроника. Увеличение мощности радиоэлектронных устройств, уменьшение габаритов, повышение требований к надежности работы в значительной мере связаны с проблемами обеспечения необходимого теплового режима этих устройств, т.е. с проблемами охлаждения.

В наибольшей степени это касается радиоэлектронной аппаратуры, устанавливаемой на подвижных объектах. Знания общих законов теплообмена оказываются недостаточными для решения названных проблем, и сведения о теплообмене в радиоэлектронной аппаратуре оформляются в настоящее время в специальный раздел теплофизики.

В разд. 6 проведены методы и фактические данные для решения характерных для электротермических установок задач теплообмена, к таким задачам относятся нестационарный процесс нагрева изделий с внутренними источниками теплоты, теплообмен между нагревателем и изделием в печи сопротивления с учетом конфигурации нагревателя, инфракрасный нагрев изделий с использованием темных и светлых излучателей и т. д. Особо следует выделить приведенные в разделе данные для расчета высокотемпературных процессов теплообмена при нагреве и плавке металлов в электронно-лучевых и плазменных установках, отличающихся специфическими видами теплопереноса (за счет кинетической энергии пучка электронов или энергии струи плазмы).

В разд. 7 «Теплотехнические измерения»:
- содержится материал методам и средствам измерения, применяемым в промышленных установках;
- рассмотрены основные разновидность технических средств, области их применения и характеристики;
- приведен сравнительный анализ и даны рекомендации по выбору метода измерения того или иного параметра;
- помещены таблицы для выбора конкретных типов приборов.

Вопросы анализа и оценки погрешностей измерений в теплотехнике и теплоэнергетике с каждым годом приобретают все более важное значение. Особенностью раздела является краткое, но систематическое изложение вопросов оценки погрешностей реальных измерительных систем на основе вероятностно-статистических методов. Именно такая оценка погрешностей позволяет проводить обоснованное нормирование метрологических характеристик средств измерений в соответствии с действующими ГОСТ.

В разд. 8 содержатся сведения, необходимые при проведении экспериментальных исследований механизма явлений переноса (тепло- и массообмена). Описаны методы современных экспериментальных исследований, в том числе подробно рассмотрены методы исследования структуры потоков, значительное внимание уделено методам аналогий. Следует особо указать на практическую сложность экспериментальных исследований интегральных характеристик: тепловых потоков, коэффициентов теплоотдачи, массоотдачи, сопротивления трения.
В разделе дано систематизированное изложение методов определения этих величин, указаны источники погрешностей и способы их уменьшения.

В разд. 9 излагаются экспериментальные методы исследования важнейших термодинамических и транспортных свойств веществ. Наряду с широко используемыми методами рассматриваются новые, разработанные в последнее время. Приведены описания и характеристики большего числа оригинальных экспериментальных установок, а также сведения о точности метода. Материал раздела поможет инженеру-теплотехнику обоснованно выбрать методику при необходимости экспериментального определения того или иного свойства вещества, вынести правильное суждение об имеющихся в литературе в ряде случаев, к сожалению, разноречивых данных по теплофизическим свойствам веществ.

В разд. 10 рассматриваются вопросы статистической обработки опытных данных, оптимального планирования эксперимента и построения систем автоматизации экспериментальных исследований. Особое внимание уделяется перспективным методам, позволяющим сократить сроки и материальные затраты на экспериментальные исследования. Дается описание типовых методов планирования, позволяющих эффективно осуществлять поиск оптимальных условий эксперимента и разрабатывать по результатам специально спланированных опытов математические модели исследуемых объектов и процессов. При изложении вопросов построения систем автоматизации экспериментальных исследований на базе современных средств вычислительной техники особое внимание уделено описанию стандартных устройств сопряжения (интерфейса) экспериментальной установки с вычислительной машиной. Приведенный материал, раскрывающий широкие возможности современных средств автоматизации эксперимента, может быть использован для разработки систем применительно к широкому классу теплотехнических объектов.

Существенному улучшению содержания данной книги, несомненно, способствовали замечания и пожелания рецензентов.

Все, кто работал над материалами книги, искренне благодарят рецензентов разделов за большую проделанную ими работу: старшего научного сотрудника Института высоких температур АН СССР канд. техн. наук Ю. В. Барышева (разд. 1); зав. кафедрой МВТУ им. Н. Э Баумана, доктора техн. проф. А. И. Леонтьева (разд. 2); зав. лабораторией Энергетического института им. Кржижановского АН СССР, доктора техн. наук, проф. З. Л. Миропольского (разд. 3); главного конструктора проекта ЦКБ Главэнергоремонта Г. Е. Тарле (разд. 4); начальника лаборатория канд. техн. наук В. А. Алексеева (разд. 6); зав. отделом ВНИИЭТО канд. техн, наук М. Б. Гутмана (разд. 6); главного метролога Метрологической службы Минэнерго СССР В. Г. Тиминского (разд. 7); старшего научного сотрудника Института высоких температур АН СССР канд. техн. наук В М. Жукова (разд. 8); старшего научного сотрудника Института высоких температур АН СССР канд. техн. наук В. Е. Люстеринка (разд. 9); старшего научного сотрудника Всесоюзного теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского канд. техн. наук М. Г. Харченко (разд.10).

Коллектив авторов благодарит также канд. техн. наук В Д. Виленского за большую и кропотливую работу, проделанную им по редактированию данной книги.

Материал книги распределился следующим образом:
Раздел 1 — доктор техн. наук Б. Т. Емцев (§ 1.2 — 1.11),
канд. техн. наук В. В. Ягов (§ 1.12 — 1.16).
Раздел 2 — доктор техн. наук Д. А. Лабунцов (§ 2.12 — 2.19),
канд техн. наук А. В. Клименко (§ 2.2.— 2.4, 2.10),
канд. техн наук Р. И. Созиев (§ 2 1, 2.6-2.9, 2.11).
Раздел 3 — доктор техн. наук В. А. Григорьев,
кандидаты техн. наук Е. В. Аметистов, Ю. М. Павлов.
Раздел 4 — канд. техн. наук В П. Морозкин.
Раздел 5 — канд. техн. наук А. С. Комендантов.
Раздел 6 — кандидаты техн. паук А. Б. Кувалдин, Л. Г. Ткачев.
Раздел 7 — канд. техн. наук В. С Чистяков.
Раздел 8 — доктор техн. наук В. С. Протопопов.
Раздел 9 — доктор техн. наук Э. Э. Шпильрайн, канд. техн. наук Е. Е. Тоцкий.
Раздел 10 — доктор техн. наук Г. К. Круг.

Авторы. Редакторы

Библиографические данные:

Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник
Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т.Емцев и др.;
По общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина
М.: Энергоиздат, 1982 - 512 с., ил. - (Теплоэнергетика и теплотехника)
ББК 31.32У
Т 34
УДК 621.1.016.4

Следующая страница: Основы современной энергетики-1. Теплоэнергетика