Види теплообміну конвекція теплове випромінювання. Види теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінювання

Лекція 11. Методи перенесення теплоти. Температурне поле. Теплопровідність. Конвекція. Випромінювання. Теплообмін. Теплопередача.

1. Латипов Р.Ш., Шарафіїв Р.Г. Технічна термодинаміка та енерготехнологія хімічних виробництв.-М.: Вища школа, 1998.-344 с.

2. Баскаков А.П. Теплотехніка.-М.: Вища школа, 1991.-244 с.

3. Алабовський А.М., Костянтинов С.М., Недужий А.М. Теплотехніка.-Київ: Вища Школа, Головне видавництво, 1986.-255 с.

4. Александров А.А., Григор'єв Б.А. Таблиці теплофізичних властивостей води та водяної пари. Довідник.-М.: Видавництво МЕІ, 1994. - 168 с.

5. Ларіков Н.М. Теплотехніка: Підручник для вузів. -3-тє вид., перераб. та доповн.-М.; Будвидав, 1985 -432 с.іл.

Лекція 11. Методи перенесення теплоти. Температурне поле. Теплопровідність. Конвекція. Випромінювання. Теплообмін. Теплопередача.

Теплота -кінетична частина внутрішньої енергії речовини, яка визначається інтенсивним хаотичним рухом молекул і атомів, з яких ця речовина складається. Мірою інтенсивності руху молекул є температура. Кількість теплоти, яким володіє тіло за даної температури, залежить від його маси; наприклад, при одній і тій же температурі у великій чашці з водою полягає більше теплоти, ніж у маленькій, а у відрі з холодною водою його може бути більше, ніж у чашці з гарячою водою (хоча температура води у відрі та нижче). Теплота відіграє у житті, зокрема й у функціонуванні його організму. Частина хімічної енергії, що міститься в їжі, перетворюється на теплоту, завдяки чому температура тіла підтримується близько 37 градусів за Цельсієм. Тепловий баланс тіла людини залежить також від температури навколишнього середовища, і люди змушені витрачати багато енергії на обігрів житлових та виробничих приміщень узимку та на охолодження їх улітку. Більшу частину цієї енергії постачають теплові машини, наприклад котельні установки та парові турбіни електростанцій, що працюють на викопному паливі (вугілля, нафти) і виробляють електроенергію.

До кінця 18 ст. теплоту вважали матеріальною субстанцією, вважаючи, що температура тіла визначається кількістю «калоричної рідини», що міститься в ньому, або «теплороду». Пізніше Б.Румфорд, Дж.Джоуль та інші фізики того часу шляхом дотепних дослідів та міркувань спростували «калоричну» теорію, довівши, що теплота невагома і її можна отримувати у будь-яких кількостях просто за рахунок механічного руху. Теплота сама по собі не є речовиною – це лише енергія руху його атомів або молекул. Саме такого розуміння теплоти дотримується сучасна фізика.

Теплопередача- Це процес перенесення теплоти всередині тіла або від одного тіла до іншого, обумовлений різницею температур. Інтенсивність перенесення теплоти залежить від властивостей речовини, різниці температур та підпорядковується експериментально встановленим законам природи. Щоб створювати ефективно працюючі системи нагрівання чи охолодження, різноманітні двигуни, енергоустановки, системи теплоізоляції, потрібно знати принципи теплопередачі. В одних випадках теплообмін небажаний (теплоізоляція плавильних печей, космічних кораблів тощо), а в інших він має бути якнайбільше (парові котли, теплообмінники, кухонний посуд).

Теплопередача – це теплообмін між двома теплоносіями через тверду стінку, що розділяє їх, або через поверхню розділу між ними. Теплопередача включає тепловіддачу від більш гарячої рідини до стінки, теплопровідність встінці, тепловіддачу від стінки до холоднішого рухомого середовища. Інтенсивність передачі теплоти при теплопередачі характеризується коефіцієнтом теплопередачі k,чисельно рівним кількості теплоти, що передається через одиницю поверхні стінки в одиницю часу при різниці температур між рідинами в 1 К; розмірність k- вт/(м 2 ․К) [ ккал/м 2 ․°С)]. Величина R,зворотна коефіцієнту теплопередачі називається повним термічним опором. Наприклад, Rодношарової стінки

де α 1 та α 2 - коефіцієнти тепловіддачі від гарячої рідини до поверхні стінки та від поверхні стінки до холодної рідини; δ - товщина стінки; λ - коефіцієнт теплопровідності.

Існують три основні види теплопередачі: теплопровідність, конвекція та променистий теплообмін.

Теплопровідність.Якщо всередині тіла є різниця температур, то теплова енергія переходить від гарячішої його частини до холоднішої. Такий вид теплопередачі, зумовлений тепловими рухами та зіткненнями молекул, називається теплопровідністю; за досить високих температур у твердих тілах його можна спостерігати візуально. Так, при нагріванні сталевого стрижня з одного кінця в полум'ї газового пальника теплова енергія передається по стрижню, і на деяку відстань від кінця, що нагрівається, поширюється світіння (з видаленням від місця нагріву все менш інтенсивне). Інтенсивність теплопередачі з допомогою теплопровідності залежить від градієнта температури, тобто. відносини D Т/D xрізниці температур на кінцях стрижня на відстані між ними. Вона залежить також від площі поперечного перерізу стрижня (м2) і коефіцієнта теплопровідності матеріалу [у відповідних одиницях Вт/(мDК)]. Співвідношення між цими величинами було виведено французьким математиком Ж. Фур'є і має такий вигляд:

де q- тепловий потік, k- Коефіцієнт теплопровідності, а A- площа поперечного перерізу. Це співвідношення називається законом теплопровідності Фур'є; Знак «мінус» в ньому вказує на те, що теплота передається в напрямку, зворотному градієнту температури. Із закону Фур'є слід, що тепловий потік можна знизити, зменшивши одну величину - коефіцієнт теплопровідності, площа або градієнт температури. Для будівлі в зимових умовах останні величини практично постійні, а тому підтримки в приміщенні потрібної температури залишається зменшувати теплопровідність стін, тобто. покращувати їхню теплоізоляцію.

Теплопровідність металів обумовлена ​​коливаннями кристалічних ґрат і рухом великої кількості вільних електронів (званих іноді електронним газом). Рух електронів відповідальний і за електропровідність металів, тому не дивно, що хороші провідники тепла (наприклад, срібло або мідь) є також хорошими провідниками електрики. Тепловий та електричний опір багатьох речовин різко зменшується при зниженні температури нижче температури рідкого гелію (1,8 K). Це, зване надпровідністю, використовується підвищення ефективності роботи багатьох пристроїв – від приладів мікроелектроніки до ліній електропередачі і великих електромагнітів.

Конвекція.Як ми вже говорили, при підведенні тепла до рідини або газу збільшується інтенсивність руху молекул, а внаслідок цього підвищується тиск. Якщо рідина чи газ не обмежені обсягом, всі вони розширюються; локальна щільність рідини (газу) стає меншою, і завдяки виштовхуючим (архімедовим) силам нагріта частина середовища рухається вгору (саме тому тепле повітря в кімнаті піднімається від батарей до стелі). Це явище називається конвекцією. Щоб не витрачати тепло опалювальної системи, потрібно користуватися сучасними обігрівачами, що забезпечують примусову циркуляцію повітря. Конвективний тепловий потік від нагрівача до середовища, що нагрівається, залежить від початкової швидкості руху молекул, щільності, в'язкості, теплопровідності і теплоємності і середовища; дуже важливі також розмір та форма нагрівача. Співвідношення між відповідними величинами підпорядковується закону Ньютона

q = hA (T W - T ¥),

де q– тепловий потік (вимірюваний у ватах), A– площа поверхні джерела тепла (м2), T Wі T¥ – температури джерела та його оточення (у кельвінах). Коефіцієнт конвективного теплоперенесення hзалежить від властивостей середовища, початкової швидкості її молекул, і навіть від форми джерела тепла, і вимірюється одиницях Вт/(м 2 хК). Величина hнеоднакова для випадків, коли повітря навколо нагрівача нерухоме (вільна конвекція) і коли той же нагрівач знаходиться в повітряному потоці (вимушена конвекція). У простих випадках течії рідини по трубі або обтікання плоскої поверхні коефіцієнт hможна розрахувати теоретично. Однак знайти аналітичне рішення задачі про конвекцію для турбулентного перебігу середовища поки що не вдається. Турбулентність – це складний рух рідини (газу), хаотичний у масштабах, що істотно перевищують молекулярні. Якщо нагріте (або, навпаки, холодне) тіло помістити в нерухоме середовище або потік, то навколо нього утворюються конвективні струми і прикордонний шар. Температура, тиск та швидкість руху молекул у цьому шарі відіграють важливу роль при визначенні коефіцієнта конвективного теплоперенесення. Конвекцію необхідно враховувати під час проектування теплообмінників, систем кондиціювання повітря, високошвидкісних літальних апаратів та багатьох інших пристроїв. У всіх подібних системах одночасно з конвекцією має місце теплопровідність, причому як між твердими тілами, так і в навколишньому середовищі. При підвищених температурах важливу роль може грати і променистий теплообмін.

Променистий теплообмін.Третій вид теплопередачі – променистий теплообмін – відрізняється від теплопровідності та конвекції тим, що теплота у разі може передаватися через вакуум. Подібність його з іншими способами передачі тепла в тому, що він теж обумовлений різницею температур. Теплове випромінювання – це один із видів електромагнітного випромінювання. Інші його види – радіохвильове, ультрафіолетове та гамма-випромінювання – виникають без різниці температур. Теплове випромінювання може супроводжуватися випромінюванням видимого світла, але його енергія мала в порівнянні з енергією випромінювання невидимої частини спектра.

Інтенсивність теплопередачі шляхом теплопровідності та конвекції пропорційна температурі, а променистий тепловий потік пропорційний четвертому ступеню температури та підпорядковується закону Стефана – Больцмана.

де, як і раніше, q– тепловий потік (у джоулях на секунду, тобто у Вт), A– площа поверхні випромінюючого тіла (м 2 ), а T 1 та T 2 – температури (у кельвінах) випромінюючого тіла та оточення, що поглинає це випромінювання. Коефіцієнт sназивається постійною Стефана - Больцмана і дорівнює (5,66961 х 0,00096) х10 -8 Вт / (м 2 DК 4).

Представлений закон теплового випромінювання справедливий лише ідеального випромінювача – так званого абсолютно чорного тіла. Жодне реальне тіло таким не є, хоча плоска чорна поверхня за своїми властивостями наближається до чорного тіла. Світлі поверхні випромінюють порівняно слабо. Щоб зважити на відхилення від ідеальності численних «сірих» тіл, у праву частину висловлювання, що описує закон Стефана – Больцмана, вводять коефіцієнт, менший за одиницю, званий випромінювальною здатністю. Для плоскої чорної поверхні цей коефіцієнт може досягати 0,98, а полірованого металевого дзеркала вбирається у 0,05. Відповідно, променепоглинальна здатність висока для чорного тіла і низька для дзеркального.

Житлові та офісні приміщення часто обігрівають невеликими електричними тепловипромінювачами; червоне свічення їх спіралей - це видиме теплове випромінювання, близьке до межі інфрачервоної частини діапазону. Приміщення ж обігрівається теплотою, яку несе переважно невидима, інфрачервона частина випромінювання. У приладах нічного бачення застосовуються джерело теплового випромінювання та приймач, чутливий до ІЧ-випромінювання, що дозволяє бачити у темряві.

Потужним випромінювачем теплової енергії є Сонце; воно нагріває Землю навіть з відривом 150 млн. км. Інтенсивність сонячного випромінювання, реєстрована рік у рік станціями, розташованими у багатьох точках земної кулі, становить приблизно 1,37 Вт/м 2 . Сонячна енергія – джерело життя Землі. Ведуться пошуки способів найефективнішого її використання. Створено сонячні батареї, що дозволяють обігрівати будинки та отримувати електроенергію для побутових потреб.

Цілі:

• повторити способи зміни внутрішньої енергії;
• актуалізувати особистісний зміст учнів до вивчення теми;
• сприяти розвитку вміння зіставляти факти;
• створювати умови для підвищення інтересу до матеріалу, що вивчається;
• розвивати дослідницькі та творчі навички;
• допомогти учням осмислити практичну значущість, корисність знань і умінь, що набувають;
• створювати умови для розвитку навичок спілкування та спільної діяльності.

Демонстрації:

• №1. Переміщення тепла по металевому стрижню
• №2. Переміщення тепла стрижнями з різних металів
• №3. Ворушення паперу електричного султана над увімкненою плиткою
• №4. Нагрівання марганцю у колбі з водою
• №5. Природна та вимушена конвекції
• №6. Взаємодія джерела випромінювання із теплоприймачем.

Хід уроку

1. Організаційний момент.(підрівнялися, вітайте, сідайте)

На столі:щоденник, зошит, підручник, перо, олівець, лінійка. Сіли правильно, слухаємо уважно.

Мета уроку- повторити домашнє завдання, познайомитися з видами теплообміну та пояснити їх на основі молекулярно-кінетичної теорії (знань про внутрішню будову речовини) та застосувати отримані знання на практиці.

2. Перевірка домашнього завдання(Фронтальне опитування).

1. Усно перевіряється №921 Л.

2. Експериментальне завдання №1, стор.10.

3. Способи зміни внутрішньої енергії тіла на прикладах.

Вчитель:Відкрили зошити, записали число та тему уроку "Види теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінювання".

3. Вивчення нового матеріалу.

Отже, сьогодні на уроці ми познайомимося із трьома видами теплообміну.

План вивчення виду теплообміну.

1. Визначення;

2. Особливості;

3. Де і як можна спостерігати;

4. Використання практично, облік.

(На етапі актуалізації знань ставиться проблемна ситуація.)

Вчитель:(дає декільком учням спробувати на дотик ножиці та олівець).

Вони мають однакову температуру, т.к. давно перебувають у класі.

Чому на дотик ножиці холодніше, ніж олівець?

Учень:(Версій висувається багато, але частіше невірні).

Вчитель:Чому красиво оформлені радіатори опалення не розміщують у кімнаті біля стелі?

Учень:(На це питання 1-2 учнів дають правильну відповідь).

Вчитель:Чому в спекотний сонячний літній день ми надягаємо легкий і світлий одяг, закриваємо голову світлим капелюхом, панамою і т.д.?

Учень:(версій теж багато, але рідко – правильна).

Вчитель:Щоб відповісти правильно на ці та інші цікаві питання, звернемося до дослідів. У зошиті запишіть перший вид теплообміну. Зверніть увагу на план вивчення видів теплообміну на екрані.

Теплопровідність.

Демонстрація досвіду №1:сталевий стрижень із сірниками на пластиліні нагріваємо з одного кінця.

Вчитель:Що відбуватиметься? Як передається тепло? Змінюється форма стрижня?

Відбувається бурхливе обговорення цих питань і в результаті учні самі дають визначення теплопровідності, записують у зошит.

Теплопровідність - це вид теплообміну, при якому енергія передається частинками, що мають більшу енергію, часткам, що мають меншу енергію (від нагрітої частини тіла до холодної).

Вчитель:Далі з'ясовуємо, як воно відбувається? (Вчитель залучає учнів до з'ясування цього питання з погляду внутрішньої будови тіл. Результат обговорення: частки передають енергію внаслідок теплового руху та взаємодії частинок (записується учнями у зошит).

Демонстрація досвіду №2:нагріваємо 2 стрижні: сталевий та мідний одночасно.

Вчитель:Речовини різні. Чи однаково вони передають тепло? У процесі досвіду вони бачать, що мідь нагрівається швидше за залізо. Результат цих двох дослідів дозволяє разом сформулювати особливості цього виду теплообміну із записом у зошит.

особливості:

1) сама речовина не переноситься;

2) різні речовини мають різну теплопровідність

(у металів - хороша; у рідин - мала; у газів - майже немає)

Вчитель:Давайте відповімо на запитання, яке прозвучало на початку уроку. Чому на дотик ножиці холодніше, ніж олівець?

Учень:теплопровідність металу більша, він швидше забирає тепло від руки, тому ми відчуваємо прохолоду.

Вчитель:А де на практиці використовують отримані нами знання? Знайдіть відповідь на стор.13.

Вчитель:записуємо другий вид теплообміну.

2. Конвекція.

Демонстрація досвіду №3:увімкнена електрична плитка, зверху до якої підносять електричний султан.

Вчитель:Чому папір ворушиться? В результаті обговорення – висновок: нагріте повітря піднімається вгору (спливає за законом Архімеда) та ворушить папір.

Демонстрація досвіду №4:колба з водою та крупинкою марганцю нагрівається знизу.

Вчитель:Що спостерігаємо? Учні чітко бачать, що нагріті шари підфарбовані рідини піднімаються вгору, і їх місце займають холодні. То що таке конвекція?

Учень:Конвекція – це вид теплообміну, у якому тепло переноситься самими струменями газу чи рідини.

Вчитель:запишіть у зошит.

Демонстрація досвіду №5:одна колба з водою та крупинкою марганцю нагрівається сама, а інша нагрівається і поступово перемішується.

Вчитель:Чим вони відрізняються? В обох відбувається конвекція. Тож чим? Через війну обговорення робиться висновок, записується у зошит.

Учень:їх 2 види: природна та вимушена.

Вчитель:Які особливості ви побачили?

Учень:

1) сама речовина переноситься;

2) існує тільки в рідинах та газах, її немає в твердих тілах,

3) щоб вона відбувалася, потрібно нагрівати знизу.

Вчитель:Запишіть особливості у зошит. Ми з вами підійшли до відповіді на друге питання: "Чому красиво оформлені радіатори опалення не поміщають у кімнаті біля стелі?"

Учень:Нагрівання повітря в кімнаті відбувається в результаті конвекції, а щоб вона відбувалася, потрібно нагрівати знизу, значить, радіатори опалення повинні бути внизу, під вікном, тобто. у найхолоднішому місці кімнати.

Демонстрація досвіду №6:увімкнена електрична плитка, до якої збоку підноситься теплоприймач, з'єднаний з рідинним манометром.

Вчитель:Що спостерігаємо? Чому змінився рівень води у манометрі?

Учень:Повітря в теплоприймачі нагрілося, розширилося, у цьому коліні манометра рідина опустилася, а в іншому піднялася.

Вчитель:Яким чином нагрілося повітря у теплоприймачі? Чи є тут теплопровідність? Конвекція?

Учень:Теплопровідності немає, т.к. між ним та плиткою є повітря, а в нього дуже маленька теплопровідність. Конвекції також немає, т.к. теплоприймач не над плиткою, а поряд із нею.

Вчитель:Це дійсно новий вид теплообміну-випромінювання (променистий теплообмін).

Прикладом є сонячні промені та теплові промені, що випускаються нагрітими тілами. Записали у зошит третій вид теплообміну.

Випромінювання - це теплообмін, у якому енергія переноситься електромагнітними променями.

особливості:

1) випромінюють усі нагріті тіла (тверді, рідкі, газоподібні),

2) відбувається у вакуумі,

3) залежить від кольору поверхонь (темна поверхня краще випромінює і поглинає тепло, світла-навпаки).

Тепер ми з вами можемо відповісти на запитання, поставлене на початку уроку:

"Чому в спекотний сонячний літній день ми одягаємо легкий і світлий одяг, закриваємо голову світлим капелюхом, панамою і т.д.?"

Йде обговорення питання та робиться висновок.

Учень:Одяг світлого кольору менше нагрівається у спекотний сонячний літній день, і нам не так спекотно.

Вчитель:А де на практиці використовують отримані нами знання? Знайдіть відповідь на стор.17, останній абзац і далі.

З'ясовується практичне застосування речовин із різною теплопровідністю.

Учні осмислюють практичну значимість, корисність знань, що набувають.

3. Домашнє завдання.

Бажаючі учні можуть підготувати до наступного уроку невеликі повідомлення про застосування теплообміну в природі та техніці (“Види теплопередач у побуті, авіації, сільському господарстві” та ін.); №979 зі збірки завдань В.І. Лукашика, Є.В. Іванової.

4. Закріплення вивченого матеріалу.

Вчитель:Закріплення вивченого матеріалу (вправа 1 (1), 2 (1), 3 (1) за підручником А. В Перишкіна).

Підбиття підсумків роботи на уроці:

• Чи все було на уроці?
• Чи цікаво було на уроці?
• Чи засвоєно тему уроку?

Вчитель:Якщо питань немає, то вирішуємо тест. (3 варіант-"3")

Види теплообміну (теплопровідність, конвекція, теплове випромінювання).

Теплопровідність - це процес перенесення внутрішньої енергії від більш нагрітих частин тіла (або тіл) до менш нагрітих частин (або тіл), що здійснюється хаотично рухомими частинками тіла (атомами, молекулами, електронами тощо). Такий теплообмін може відбуватися у будь-яких тілах з неоднорідним розподілом температур, але механізм перенесення теплоти залежатиме від агрегатного стану речовини.

Здатність речовини проводити тепло характеризується коефіцієнтом теплопровідності (питомої теплопровідності). Чисельно ця характеристика дорівнює кількості теплоти, що проходить через матеріал площею 1 м ² за одиницю часу (секунду) за одиничного температурного градієнта.

В режимі, що встановився, щільність потоку енергії, що передається за допомогою теплопровідності, пропорційна градієнту температури:

де - вектор щільності теплового потоку - кількість енергії, що проходить в одиницю часу через одиницю площі, перпендикулярної до кожної осі, - коефіцієнт теплопровідності(Питома теплопровідність), - температура. Мінус у правій частині показує, що тепловий потік спрямований протилежно вектору grad T (тобто у бік якнайшвидшого зменшення температури). Цей вираз відомий як закон теплопровідності Фур'є .

Конвекція - це поширення теплоти, зумовлене переміщенням макроскопічних елементів середовища. Об'єми рідини або газу, переміщуючись з області з більшою температурою в область з меншою температурою, переносять із собою теплоту. Конвективне перенесення зазвичай супроводжується теплопровідністю.

Конвективне перенесення може здійснюватися в результаті вільного або вимушеного руху теплоносія. Вільне рух виникає тоді, коли частинки рідини у різних ділянках системи перебувають під впливом масових сил різної величини, тобто. коли поле масових сил не однорідне.

Вимушений рух відбувається під впливом зовнішніх поверхневих сил. Різниця тисків, під дією якої переміщається теплоносій, створюється за допомогою насосів, ежекторів та інших пристроїв.

Теплообмін випромінюванням (радіаційний теплообмін) складається з випромінювання енергії випромінювання тілом, поширення її в просторі між тілами та поглинання її іншими тілами. У процесі випромінювання внутрішньої енергії випромінюючого тіла перетворюється на енергію електромагнітних хвиль, які поширюються в усіх напрямках. Тіла, розташовані на шляху поширення енергії випромінювання, поглинають частину електромагнітних хвиль, що падають на них, і таким чином енергія випромінювання перетворюється на внутрішню енергію поглинаючого тіла.

1. Обробка поверхонь тіл обертання: шліфування.

Шліфування– процес обробки різних поверхонь на відповідному устаткуванні з використанням абразивного інструменту. Точність до 6 квалітету. Ra=0.16 ….. 0.32 мкм

Види шліфування Квалітет Ra (мкм)

Обдирне 8-9 2,5-5

Попереднє 6-9 1,2-2,5

Остаточне 5-6 0,2-1,2

Тонке - 0,25-0,1

Інструмент: шліфувальні та абразивні круги.

Методи шліфування:

Круглошліфувальні верстати.

А) Шліфування з поздовжньою подачею

Стіл із заготівлею здійснює зворотно-поступальний рух (подовжня подача), заготівля - кругову подачу; коло – головний рух різання та поперечну подачу.

Б) Врізне шліфування

Коло здійснює головне рухи різання та поперечну подачу (врізання), заготівля здійснює кругову подачу.

Переваги поздовжнього шліфування:

Можна обробляти поверхні довжиною понад 50 мм;

Більш точний;

Рівномірне знос кола;

Застосовують м'які кола, які потребують частої правки;

Мінімальне тепловиділення.

Переваги врізного шліфування:

Велика продуктивність;

Можливість багатоінструментального налагодження;

Одночасне шліфування шийки та торця.

Недоліки врізного шліфування:

Можна обробляти поверхні завдовжки до 50 мм;

Нерівномірне знос кола;

Необхідна часта редагування кола;

Велике тепловиділення;

Верстати підвищеної потужності та жорсткості.

Безцентрове шліфування

а) з радіальною подачею – застосовується для обробки коротких деталей;

Б) з осьовою подачею;

Вісь кола встановлюють під кутом до осі заготовки, за рахунок цього отримуємо осьову подачу. Застосовується для обробки довгих гладких валів.

Шліфування – технологічний спосіб обробки металів, що дозволяє отримувати на деталях поверхні високої якості з високою точністю розмірів.

Шліфування виконується – шліфувальними колами, які ріжуть абразивними зернами з мінералів та надтвердих матеріалів, що мають випадкову форму та взаємне розташування.

Особливістю є зрізання кожним зерном як ріжучим зубом невеликого шару металу, внаслідок чого на поверхні деталі залишається подряпина обмеженої довжини та малою площею поперечного перерізу.

При виготовленні деталей машин та приладів шліфування застосовується для завершальної чистової обробки, дозволяючи отримувати поверхні з точністю розмірів за 6-7 квалітетами з шорсткістю Ra=0,08…0,32 мкм.

Види шліфування: зовнішнє кругле, внутрішнє кругле, плоске, торцеве.

2. Поняття алгоритму. Його структура.

Алгоритм - упорядкована сукупність системи правил, що визначає зміст і порядок дій над деякими об'єктами, суворе виконання яких призводить до вирішення будь-якого завдання з класу завдань, що розглядається, за кінцеве число кроків.

Базові структури алгоритмів- це певний набір блоків та стандартних способів їхнього з'єднання для виконання типових послідовностей дій.

До основних структур належать такі:

o лінійні

o розгалужені

o циклічні

Лінійниминазиваються алгоритми, у яких дії здійснюються послідовно один за одним. Стандартна блок-схема лінійного алгоритму наводиться нижче:

Розгалужуєтьсяназивається алгоритм, у якому дія виконується за однією з можливих гілок розв'язання задачі, залежно від виконання умов. На відміну від лінійних алгоритмів, у яких команди виконуються послідовно одна одною, в розгалужувані алгоритми входить умова, залежно від виконання чи невиконання якого виконується та чи інша послідовність команд (дій).

Як умова в розгалужується алгоритмі може бути використане будь-яке зрозуміле виконавцю твердження, яке може дотримуватися (бути істинно) або не дотримуватися (бути хибно). Таке твердження може бути виражене як словами, і формулою. Таким чином, алгоритм розгалуження складається з умови та двох послідовностей команд.

Залежно від того, в обох гілках рішення задачі знаходиться послідовність команд або тільки в одній алгоритми, що розгалужуються, діляться на повні і не повні (скорочені).
Стандартні блок-схеми алгоритму, що розгалужується, наведені нижче:

Циклічнимназивається алгоритм, у якому деяка частина операцій (тіло циклу – послідовність команд) виконується багаторазово. Однак слово "багаторазово" не означає "до нескінченності". Організація циклів, що ніколи не призводить до зупинки у виконанні алгоритму, є порушенням вимоги його результативності – отримання результату за кінцеве число кроків.

Перед операцією циклу здійснюються операції присвоєння початкових значень об'єктам, що використовуються в тілі циклу. У цикл входять як базові такі структури:

o блок перевірки умови

o блок, званий тілом циклу

Існують три типи циклів:

· Цикл з передумовою

· Цикл з постумовою

· Цикл з параметром (різновид циклу з передумовою)

Якщо тіло циклу розташоване після перевірки умов, то може статися, що за певних умов тіло циклу не виконається жодного разу. Такий варіант організації циклу, керований передумовою, називається циклом з передумовою.

Можливий інший випадок, коли тіло циклу виконується принаймні один раз і повторюватиметься доти, доки не стане хибною умова. Така організація циклу, коли його тіло розташоване перед перевіркою умови, зветься циклу з постумовою.

Цикл із параметромє різновидом циклу з передумовою. Особливістю даного типу циклу є те, що в ньому є параметр, початкове значення якого задається в заголовку циклу, там задається умова продовження циклу і закон зміни параметра циклу. Механізм роботи повністю відповідає циклу з передумовою, крім того, що після виконання тіла циклу відбувається зміна параметра за вказаним законом і лише потім перехід на перевірку умови.
Стандартні блок-схеми циклічних алгоритмів наведені нижче:

Питання 1. Аналіз агрегатів подачі палива в ДЛА

Питання 2. Обробка отворів: свердління, розточування, зенкерування, розгортання.

Питання 3. Види, розрізи, перерізи в машинобудівному кресленні

1. Аналіз агрегатів подачі палива в ДЛА

Схеми рідинних ракетних двигунів(ЗРД) відрізняються головним чином системами подачі палива. У ЖРД будь-якої схеми тиск паливаперед камерою згоряннямає бути більший тиск у камері, інакше неможливо буде подавати компоненти паливачерез форсунки. Існує дві системи подачі палива. витісняльнаі насосна. Перша простіша і використовується переважно у двигунах порівняно невеликих ракет, друга – у двигунах ракет дальньої дії.

СИСТЕМА ПОДАЧІ ПАЛИВА НАСОСНА- (Рідкісного ракетного двигуна) - сукупність механізмів або пристроїв, що забезпечують подачу компонентів палива з баків в камеру рідинного ракетного двигуна за допомогою насосів. При насосній системі подачі палива можна отримати меншу загальну вагу силової установки, ніж при витіснювальній системі подачі палива.

При витіснювальній подачі компоненти палива подаються в камеру згоряння за допомогою стисненого газу, що надходить через редукторпаливні баки. Редуктор забезпечує сталість тиску паливних баках і рівномірну подачу палива в камеру згоряння. В цьому випадку в баках ракети встановлюється великий тиск, тому вони мають бути досить міцними. Це підвищує вагу конструкції, це підвищує вагу конструкції, що є дефіцитом всіх витіснювальних систем подачі палива.

2. Обробка отворів: свердління, розточування, зенкерування,

розгортання.

Свердління- один з найбільш поширених способів отримання циліндричних отворів глухих і наскрізних в суцільному матеріалі. Процес свердління відбувається при двох спільних рухах: обертання свердла або деталі навколо осі отвору (головний рух) та поступальний рух свердла вздовж осі (рух подачі).

При роботі на свердлильному верстаті свердло здійснює обидва рухи, заготовка кріпиться нерухомо на столі верстата. При роботі на токарних та револьверних верстатах, а також на токарних автоматах обертається деталь, а свердло здійснює поступальне переміщення вздовж осі.

1. передня поверхня - гвинтова поверхня, якою сходить стружжа.
2. задня поверхня – поверхня звернена до поверхні різання.
3. ріжуча кромка - лінія утворена перетином передньої та задньої поверхні.
4. Стрічка - вузька смужка на циліндричній поверхні свердла, розташована вздовж осі. Забезпечує свердлу напрямок.
5. поперечна кромка - лінія утворена внаслідок перетину обох задніх поверхонь
2φ від 90-2400; ω до 300, γ-передній кут(до центру менше, до периферії збільшується)

Зенкерування – обробка попередньо отриманих отворів для надання їм більш правильної геометричної форми, підвищення точності та зниження шорсткості. Багатолезовий різальним інструментом – зенкером, який має більш жорстку робочу частину, відсутня! число зубів щонайменше трьох (рис.19.3.г).

Розгортання – остаточна обробка циліндричного або конічного отвору розгорткою з метою отримання високої точності та низької шорсткості. Розгортки - багатолезовий інструмент, що зрізає дуже тонкі шари з поверхні, що обробляється (рис.19.3.д).

Розточують отвори на токарних верстатах тоді, коли свердління, розсвердлювання або зенкерування не забезпечують необхідної точності розмірів отвору, а також чистоти обробленої поверхні або коли відсутня свердло або зенкер необхідного діаметра.

При розточуванні отворів на токарних верстатах можна отримати отвір не вище 4-3 класу точності і чистоту обробленої поверхні 3-4 при чорновій обробці і 5-7 при чистовій.

Розточувальні різці та їх встановлення.Розточують отвори на верстатах токарних розточними різцями (рис. 118). Залежно від виду отвору, що розточується, розрізняють: розточувальні різці для наскрізних отвори (рис. 118, а) і розточувальні різці для глухих отворів (рис. 118, б). Ці різці відрізняються між собою головним кутом у плані φ. При розточуванні наскрізних отворів (рис. 118 а) головний кут у плані φ=60°. Якщо розточується глухий отвір з уступом 90°, то головний кут у плані ?=90? як упорно-прохідний, а потім з поперечною подачею як підрізний.

2. Види, розрізи, перерізи у машинобудівному кресленні

Види

4. Види на кресленні розташовуються так:

5. Розташування видів

6. Якщо виду розташовуються за проекційної зв'язку, їх потрібно вказувати за стрілкою.

7. Вказівка ​​видів поза проекційним зв'язком

Розрізи

9. На розрізах вказується те, що знаходиться за площею.

10. На кресленні види можуть бути поєднані з розрізами. Як межа між видом і розрізом може

11. бути використана лише штрихпунктирна лінія або хвиляста лінія.

13. Розрізи

Переріз

15. На перерізах зображується те, що знаходиться в січній площині.

16. Якщо перетин розпадається на кілька частин, замість перетину слід використовувати розріз.

17. Зображення перерізу не креслення

Зображення зверненої до спостерігача видимої частини поверхні предмета називають видом.

ГОСТ 2.305-68 встановлює таку назву основнихвидів, одержуваних на основних площинах проекцій (рис. 165): 7 - вид спереду (головний вид); 2 – вид зверху; 3 – вид зліва; 4 - вид праворуч; 5 – вид знизу; б – вид ззаду. У практиці ширше застосовуються три види: вид спереду, вид зверху та вид зліва.

Основні види зазвичай розташовуються у проекційному зв'язку між собою. У цьому випадку назву видів на кресленні не потрібно написувати.

Якщо будь-який вид зміщений щодо головного зображення, проекційний зв'язок його з головним видом порушено, то над цим видом виконують напис на кшталт «А» (рис. 166).

Зображення предмета, подумки розсіченого однією чи кількома площинами, називають розрізом.Уявне розтин предмета відноситься тільки до даного розрізу і не тягне за собою зміни інших зображень того ж предмета. На розрізі показують те, що виходить у січній площині і розташоване за нею.

Розрізи застосовуються для зображення внутрішніх поверхонь предмета, щоб уникнути великої кількості штрихових ліній, які можуть перекривати один одного при складній внутрішній будові предмета та ускладнювати читання креслення.

Щоб виконати розріз, необхідно: у потрібному місці предмета подумки провести площину, що січе (рис. 173, а); частину предмета, що знаходиться між спостерігачем і січною площиною, подумки відкинути (рис. 173, б), частину предмета, що залишилася, проектувати на відповідну площину проекцій, зображення виконати або на місці відповідного виду, або на вільному полі креслення (рис. 173, в); плоску фігуру, що лежить у січній площині, заштрихувати; за необхідності дати позначення розрізу.

Рис. 173 Виконання розрізу

Залежно від числа сіючих площин розрізи поділяються на прості - при одній січній площині, складні - при декількох площинах, що січуть.

Залежно від положення січної площини щодо горизонтальної площини проекцій розрізи поділяються на:

горизонтальні- січна площина паралельна горизонтальній площині проекцій;

вертикальні- січна площина перпендикулярна горизонтальній площині проекцій;

похилі- Січна площина складає з горизонтальною площиною проекцій кут, відмінний від прямого.

Вертикальний розріз називають фронтальним, якщо січна площина паралельна до фронтальної площини проекцій, і профільним, якщо січна площина паралельна профільній площині проекцій.

Складні розрізи бувають ступінчастими, якщо площини, що січуть, паралельні між собою, і ламаними, якщо сіючі площини перетинаються між собою.

Розрізи називаються поздовжніми, якщо сіючі площини спрямовані вздовж довжини або висоти предмета, або поперечними, якщо площини спрямовані перпендикулярно довжині або висоті предмета.

Місцеві розрізи служать виявлення внутрішньої будови предмета в окремому обмеженому місці. Місцевий розріз виділяється у вигляді суцільної хвилястою тонкою лінією.

Положення січної площини вказують розімкнутою лінією перерізу. Початкові та кінцеві штрихи лінії перерізу не повинні перетинати контур відповідного зображення. На початковому та кінцевому штрихах потрібно ставити стрілки, що вказують напрямок погляду (рис. 174). Стрілки повинні наноситися з відривом 2...3 мм від зовнішнього кінця штриха. При складному розрізі штрихи розімкнутої лінії перерізу проводять у перегинів лінії перерізу.

Рис. 174 Стрілки, що вказують напрямок погляду

Біля стрілок, що вказують напрям погляду із зовнішнього боку кута, утвореного стрілкою та штрихом лінії перерізу, на горизонтальному рядку наносять великі літери російського алфавіту (рис. 174). Літерні позначення надаються в алфавітному порядку без повторень і без перепусток, за винятком літер І, О, X, Ъ, Ы, Ь .

Сам розріз має бути позначений написом на кшталт «А - А» (завжди двома літерами, через тире).

Якщо січна площина збігається з площиною симетрії предмета, а розріз виконаний на місці відповідного виду в проекційному зв'язку і не розділений будь-яким іншим зображенням, то для горизонтальних, вертикальних і профільних розрізів відзначати положення площини не потрібно і розріз написом не супроводжувати. На рис. 173 фронтальний розріз не позначений.

Прості похилі розрізи та складні розрізи завжди позначають.

Предмет: Фізика та астрономія

Клас: 8 рус

Тема: Теплопровідність, конвекція, випромінювання.

Тип уроку: Комбінований

Мета заняття:

Навчальна: ознайомити з поняттям теплопередачі, з видами теплопередачі, пояснити, що передача теплоти за будь-якого з видів теплопередачі завжди йде в одному напрямку; що в залежності від внутрішньої будови теплопровідність різних речовин (твердих, рідких та газоподібних) різна, що чорна поверхня кращий випромінювач та кращий поглинач енергії.

Розвиваюча: розвинути пізнавальний інтерес до предмета.

Виховна: виховати почуття відповідальності, здатність грамотно та чітко висловлювати свої думки, вміти тримати себе та працювати у колективі

Міжпредметний зв'язок: хімія, математика

Наочні посібники: 21-30 малюнки, таблиця теплопровідності

Технічні засоби навчання: __________________________________________________

_______________________________________________________________________

Структура уроку

1. Проорганізація уроку(2 хв.)

Вітання учнів

Перевірка явки учнів та готовності класу до уроку.

2. Опитування домашнього завдання (15 хв)Тема: Внутрішня енергія. Методи зміни внутрішньої енергії.

3. Пояснення нового матеріалу. (15 хв)

Спосіб зміни внутрішньої енергії при якому частинки більш нагрітого тіла, маючи велику кінетичну енергію, при контакті з менш нагрітим тілом передають енергію безпосередньо частинкам менш нагрітого тіла.теплопередачею Існують три способи теплопередачі: теплопровідність, конвекція та випромінювання.

Ці види теплопередачі мають свої особливості, однак передачі теплоти при кожному з них завжди йде в одному напрямку: від більш нагрітого тіла до менш нагрітого . При цьому внутрішня енергія більш нагрітого тіла зменшується, а холоднішого – збільшується.

Явище передачі енергії від більш нагрітої частини тіла до менш нагрітої або від більш нагрітого тіла до менш нагрітого через безпосередній контакт або проміжні тіла називаєтьсятеплопровідністю.

У твердому тілі частинки постійно перебувають у коливальному русі, але з змінюють свого рівноважного стану. У міру зростання температури тіла при його нагріванні молекули починають коливатися інтенсивніше, оскільки збільшується їхня кінетична енергія. Частина цієї енергії, що збільшилася, поступово передається від однієї частки до іншої, тобто. від однієї частини тіла до сусідніх частин тіла і т.д. Не всі тверді тіла однаково передають енергію. Серед них є так звані ізолятори, які мають механізм теплопровідності досить повільно. До них відносяться азбест, картон, папір, повсть, нраніт, дерево, скло та ряд інших твердих тіл. Велику теплопровідність мають медб, срібло. Вони є добрими провідниками тепла.

Рідкостей теплопровідність невелика. При нагріванні рідини внутрішня енергія переноситься з більш нагрітої області в менш нагріту при зіткненнях молекул і частково за рахунок дифузії: більш швидкі молекули проникають в менш нагріту область.

У газах, особливо в розріджених, молекули знаходяться на досить великих відстанях один від одного, тому їх теплопровідність ще менше, ніж у рідин.

Досконалим ізолятором є вакуум , тому що в ньому відсутні частки передачі внутрішньої енергії.

Залежно від внутрішнього стану теплопровідність різних речовин (твердих, жиду і газоподібних) різна.

Теплопровідність залежить від характеру перенесення енергії в речовині і не пов'язана з переміщенням самої речовини в тілі.

Відомо, що теплопровідність води мала і при нагріванні верхнього шару води нижній шар залишається холдним. Повітря ще гірше за воду проводить тепло.

Конвекція - це процес теплопередачі, при якому енергія переноситься струменями рідини або газу. Конвекція в перекладі з латинської означає"перемішування". Конвекція відсутня у твердих тілах і немає місця у вакуумі.

Широко використовується в побуті та техніці ковекція є природною чи вільною .

Коли для рівномірного перемішування рідин або газів їх перемішують насосом або мішалкою конвекція називається вимушеною.

Теплоприймач - це прилад, що являє собою плоску циліндричну ємність з металу, одна сторона якої чорна, а інша блискуча. Всередині неї є повітря, яке при нагріванні може розширюватись і виходити назовні через отвір.

У разі коли теплота передається від нагрітого тіла до теплоприймача за допомогою невидимих ​​оком теплових променів вид теплопередачі називаєтьсявипромінюванням або променистим теплообміном

Поглинанням називається процес перетворення енергії випромінювання у внутрішню енергію тіла

Випромінюванням (або променистим теплообміном) називається процес передачі енергії від одного тіла до іншого за допомогою електромагнітних хвиль.

Чим більша температура тіла, тим вища інтенсивність випромінювання. Передача енергії випромінюванням не потребує середовища: теплові промені можуть поширюватися і через вакуум.

Чорна поверхня-найкращий випромінювач і кращий поглинач, а потім слідують груба, біла та полірована поверхні.

Хороші поглиначі енергії - хороші випромінювачі, а погані поглиначі - погані випромінювачі енергії.

4. Закріплення:(10 хвилин)питання для самоперевірки, завдання та вправи

ні завдання:1)Порівняння теплопровідності металу та скла, води та повітря; 2)Спостереження конвекції в житловому приміщенні.

6. Оцінка знань учнів. (1 хв)

Основна література: Фізика та астрономія 8 клас

Додаткова література: Н. Д. Бутько «Фізика» частини 1 та 2

Визначається інтенсивним хаотичним рухом молекул та атомів, з яких ця речовина складається. Мірою інтенсивності руху молекул є температура. Кількість теплоти, яким володіє тіло за даної температури, залежить від його маси; наприклад, при одній і тій же температурі у великій чашці з водою полягає більше теплоти, ніж у маленькій, а у відрі з холодною водою його може бути більше, ніж у чашці з гарячою водою (хоча температура води у відрі та нижче). Теплота відіграє у житті, зокрема й у функціонуванні його організму. Частина хімічної енергії, що міститься в їжі, перетворюється на теплоту, завдяки чому температура тіла підтримується близько 37 градусів за Цельсієм. Тепловий баланс тіла людини залежить також від температури навколишнього середовища, і люди змушені витрачати багато енергії на обігрів житлових та виробничих приміщень узимку та на охолодження їх улітку. Більшу частину цієї енергії постачають теплові машини, наприклад котельні установки та парові турбіни електростанцій, що працюють на викопному паливі (вугілля, нафти) і виробляють електроенергію.

До кінця 18 ст. теплоту вважали матеріальною субстанцією, вважаючи, що температура тіла визначається кількістю «калоричної рідини», що міститься в ньому, або «теплороду». Пізніше Б.Румфорд, Дж.Джоуль та інші фізики того часу шляхом дотепних дослідів та міркувань спростували «калоричну» теорію, довівши, що теплота невагома і її можна отримувати у будь-яких кількостях просто за рахунок механічного руху. Теплота сама по собі не є речовиною - це лише енергія руху його атомів або молекул. Саме такого розуміння теплоти дотримується сучасна фізика.

Теплопередача- Це процес перенесення теплоти всередині тіла або від одного тіла до іншого, обумовлений різницею температур. Інтенсивність перенесення теплоти залежить від властивостей речовини, різниці температур та підпорядковується експериментально встановленим законам природи. Щоб створювати ефективно працюючі системи нагрівання чи охолодження, різноманітні двигуни, енергоустановки, системи теплоізоляції, потрібно знати принципи теплопередачі. В одних випадках теплообмін небажаний (теплоізоляція плавильних печей, космічних кораблів тощо), а в інших він має бути якнайбільше (парові котли, теплообмінники, кухонний посуд).

де, як і раніше, q- тепловий потік (у джоулях на секунду, тобто у Вт), A- площа поверхні випромінюючого тіла (м2), а T 1 та T 2 - температури (в кельвінах) випромінюючого тіла та оточення, що поглинає це випромінювання. Коефіцієнт sназиваєтьсяпостійною Стефаном - Больцманом і дорівнює (5,66961 х 0,00096)х10 -8 Вт/(м 2 DК 4).

Поданий закон теплового випромінювання справедливий лише ідеального випромінювача - так званого абсолютно чорного тіла. Жодне реальне тіло таким не є, хоча плоска чорна поверхня за своїми властивостями наближається до чорного тіла. Світлі поверхні випромінюють порівняно слабо. Щоб зважити на відхилення від ідеальності численних «сірих» тіл, у праву частину висловлювання, що описує закон Стефана - Больцмана, вводять коефіцієнт, менший за одиницю, званий випромінювальною здатністю. Для плоскої чорної поверхні цей коефіцієнт може досягати 0,98, а полірованого металевого дзеркала вбирається у 0,05. Відповідно, променепоглинальна здатність висока для чорного тіла і низька для дзеркального.

Житлові та офісні приміщення часто обігрівають невеликими електричними тепловипромінювачами; червоне свічення їх спіралей - це видиме теплове випромінювання, близьке до межі інфрачервоної частини діапазону. Приміщення ж обігрівається теплотою, яку несе переважно невидима, інфрачервона частина випромінювання. У приладах нічного бачення застосовуються джерело теплового випромінювання та приймач, чутливий до ІЧ-випромінювання, що дозволяє бачити у темряві.

Потужним випромінювачем теплової енергії є Сонце; воно нагріває Землю навіть з відривом 150 млн. км. Інтенсивність сонячного випромінювання, реєстрована рік у рік станціями, розташованими у багатьох точках земної кулі, становить приблизно 1,37 Вт/м 2 . Сонячна енергія – джерело життя на Землі. Ведуться пошуки способів найефективнішого її використання. Створено сонячні батареї, що дозволяють обігрівати будинки та отримувати електроенергію для побутових потреб.