Раздел 2. Тепломассообмен

Изучение этого раздела следует начать с изучения механизма трех элементарных видов теплообмена: теплопроводности, конвекции и излучения.

Слушатель должен усвоить закон Фурье, понятия: температурное поле, изотермическая поверхность, температурный градиент, разобраться в физической сущности коэффициента теплопроводности.

В результате изучения стационарной теплопроводности слушатель должен научиться определять тепловой поток, передаваемый через однослойную и многослойную плоскую стенку, а также стенку полых цилиндра (трубы) и шара.

В условиях пожара теплообмен носит нестационарный характер, поэтому слушатель должен уяснить вывод дифференциального уравнения теплопроводности, усвоить сущность краевых условий при решении теплотехнических задач, овладеть методикой расчета температурного поля в плоской стенке, сплошном цилиндре и полуограниченном теле при заданных граничных условиях.

Конвективный теплообмен, как известно из опыта, зависит от многих факторов. Например, условий движения жидкости, ее физических свойств и др. Изучается он в основном экспериментально с использованием теории гидродинамического и теплового подобия. Слушатель должен хорошо представлять сущность теории подобия и усвоить, как методы подобия используются при изучении вопросов конвективного теплообмена.

Необходимо овладеть методикой расчета конвективного теплообмена при различных случаях движения теплоносителя. Запоминать конкретные эмпирические уравнения не нужно, но необходимо уметь рассчитывать числа подобия: Нуссельта (Nu), Грасгофа (Gr), Рейнольдса (Re), Прандтля (Pr).

Рассматривая теплообмен при изменении агрегатного состояния, следует уяснить физическую природу уменьшения коэффициента теплоотдачи во время перехода от пузырькового режима кипения к пленочному и опасность работы кипятильных устройств при пленочном режиме.

Изучая теплообмен при конденсации пара, нужно обратить внимание на необходимость учета этого явления при проектировании и эксплуатации установок пожаротушения.

При пожарах значительная часть тепловой энергии от горящих тел окружающим предметам передается излучением. Необходимо изучить основные законы лучистого теплообмена и овладеть методикой расчета тепловых потоков излучения, а также методикой расчета безопасных расстояний. Ознакомиться с особенностями излучения и поглощения газов.

Под теплопередачей понимают сложный процесс теплообмена. Этот процесс происходит в теплообменных аппаратах. Следует уяснить классификацию теплообменных аппаратов по принципу действия, уметь рассчитывать температурный напор при различных схемах течения теплоносителей, овладеть методикой расчета теплообменных аппаратов по соображениям пожарной безопасности.

При изучении тепло- и массообмена необходимо усвоить сущность процесса и разобраться в расчетных экспериментальных уравнениях.

В практике пожарного дела важно уметь рассчитывать температурный режим при пожаре в помещении, поэтому необходимо овладеть методикой его расчета.