302 ь 
Министерство образования 
Республики Беларусь 
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ 
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция» 
Т Е П Л О Т Е Х Н И К А 
(Раздел д и с ц и п л и н ы 
«Теплотехника и теплотехническое 
оборудование») 
Программа, методические указания и задания 
к курсовой работе 
М и н с к 2 0 0 6 
Министерство образования Республики Беларусь 
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ 
УНИВЕРСИТЕТ 
Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция» 
ТЕПЛОТЕХНИКА 
(Раздел дисциплины 
«Теплотехника и теплотехническое оборудование») 
I Ipoi рамма, методические указания и задания к курсовой работе 
для студентов заочного обучения 
ии/.щпльности 1-70 01 01 «Производство строительных изделий 
и конструкций» 
М и н с к 2 0 0 6 
Составители: 
Л.В. Нестеров, А.И. Орлович 
Рецензенты: 
И.И. Станецкая, В.В. Бабицкий 
Издание составлено согласно типовой программе курса «Тепло -
техника и теплотехническое оборудование технологии строитель-
ных материалов», утвержденной учебно-методическим объедине-
нием по инженерно-строительным дисциплинам. В него включены 
программа курса по разделу «Теплотехника», перечень основных и 
дополнительных учебников и учебных пособий, методические ука-
зания по изучению отдельных разделов и тем, вопросы и задачи для 
курсовой работы. Даны вспомогательные материалы для определе-
ния параметров водяного пара, влажного воздуха и воды. 
© БИТУ, 2006 
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ 
( HI ллспо учебному плану для изучения дисциплины «Теплотех-
tniK.i» о т о д ш с я 20 часов, из которых 12 лекционных, 8 лаборатор-
1И.1Ч (проводятся в период экзаменационной сессии). При изучении 
М р е л фсбустся выполнить одну курсовую работу. 
Щланнс составлено таким образом, чтобы помочь студенту само-
. И М Щ М П . Щ ) освоить данную дисциплину. Оно содержит не только пере-
M I ' I I I . основных вопросов курса (содержание дисциплины), но и указания 
• I \ ICI 11 V как работать над курсом и на что обратить особое внимание. 
Мри изучении дисциплины необходимо хорошо усвоить теоре-
с» кнс основы предмета, научиться применять теорию при реше-
нии пр.псI пческих задач. 
11| н I работе с книгой студенту следует научиться выделять главное в 
и м к- рачоираться в выводах формул, внимательно рассматривать кл-
ики I р.миюнным материал (чертежи, схемы, рисунки, диаграммы). 
Itcci. курс теплотехники разделен на отдельные темы, в конце 
ынирыч приведены контрольные вопросы. 
При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать сле-
i\ к >|цin- I ребования: 
I Па ппульном листе указать фамилию и инициалы автора, 
шифр ичегноп книжки, специальность, наименование дисциплины, 
клрнаш н домашний адрес. 
.' Карпат работы должен соответствовать номеру шифра зачет-
ной мш/ккп сгудента. 
1 Условия задач и вопросы должны быть приведены полностью. 
I Решения задач должны сопровождаться кратким текстом со 
• i I а11 к 11 и па используемую литературу. 
I рафики должны быть выполнены на кальке или миллиметро-
вом о\м.ис м подклеены в соответствующих местах пояснительной 
I I I H I K I н I ' C I I I I решение задачи производится по h-s или h-d диа-
ip.iMM.iM го необходимо представить выкопировки из диаграмм с 
\ к a laiiiicM с i репками хода решения. 
и I loin шпельпам записка должна иметь поля для заметок. 
Hi.мм 11111 в н защитив курсовую и лабораторные работы, студент 
к ш\ I I'ас Iси к' сдаче жзамепа. по дисциплине «Теплотехника» в 
I IL I L.L ML I IPOL | >Л M M I . I . 
ii 
На жчамене студент должен показать знание теории и понима-
ние физической сущности изучаемых вопросов, а также умение 
применять основные теоретические положения курса к решению 
практических задач. 
Литература 
Основная 
1. Термодинамика / Под ред. Б.М. Хрусталева. - М.: УП «Техно-
принт», 2004. 
2. Теплотехника: учебник для вузов / В.Н. Луканин [и др.]; под 
ред. В.Н. Луканина. - М.: Высшая школа, 2000. 
3. Теплотехника / Под ред. В.И. Крутого. - М.: Машинострое-
ние, 1986. 
4. Техническая термодинамика / Под ред. В.И. Крутого. - М.: 
Высшая школа, 1991. 
5. Кириллин, В.А., Сычев, В.В., Шейндлин, А.Н. Техническая 
термодинамика: учебник . -М: Энергоатомиздат, 19X3. 
6. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. — 
М.: Высшая школа, 1981. 
7. Сборник задач по технической термодинамике и теплопереда-
че / Под. ред. В.Н. Юдаева. - М . : Высшая школа, 1968. 
Дополнительная 
1. Юдаев, Б.II. Техническая термодинамика: учебое пособие. -
М.: Высшая школа, 1988. 
2. Юдаеи. Б.11. Теплопередача. - М.: Высшая школа, 1978. 
3. Сборник чадам по технической термодинамике и теплопере-
даче / Под ред. B.I1. Крутона, 1.1> I кчражицкого. М.: Высшая 
IIIIUHI.I, I ' M . 
I I'.n чс II I it-мi)<>u<<1 и pr*Mi\u I in*|>;i1.1 ч ни Jl ' turpi ич, l')/fi 
ii 
1. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ 
1.1. Цели и задачи дисциплины 
Теплотехника - общетехническая дисциплина для подготовки 
инженера-строителя-технолога по специальности 1-70 01 01 «Про-
изводство строительных материалов и изделий», которая включает 
два раздела: техническую термодинамику и основы теплообмена. 
Целью дисциплины является изучение теоретических основ про-
цесса переноса теплоты в различных условиях, развитие навыков и 
умения применять основные закономерности термодинамики и теп-
лопередачи для решения задач в области производства строитель-
ных материалов. Инженерно-технический персонал должен хорошо 
овладеть знаниями по рациональному использованию теплоты в 
технологических процессах и пути ее экономии. 
Освоение дисциплины «Теплотехника» базируется на знаниях 
студентов, полученных из общенаучных и общеинженерных дис-
циплин учебного плана специальности 1-70 01 01, таких как «Выс-
шая математика», «Физика», «Химия» и др. Изучение теплотехники 
входит в базовую подготовку, необходимую для усвоения основных 
дисциплин специальности: технологии бетона и железобетона, ав-
томатизации технологических процессов и др. 
1.2. Содержание дисциплины 
1.2.1. Введение 
Основные виды энергии, способы трансформации. Экономиче-
ские и экологические аспекты использования энергии. Энергосбе-
режение при производстве строительных материалов и изделий. 
1.2.2. Водяной пар 
Фазовая диаграмма. Процесс парообразования. Параметры воды 
и водяного пара. /7-5-диаграмма и таблицы параметров воды и во-
дяного пара. 
1.2.3. Влажны й воздух 
Состав и параметры влажного воздуха, h- ^-диаграмма влажного 
воздуха. Процессы сушки и увлажнения воздуха. 
ii 
1.2.4. Виды переноса теплоты 
Основные понятия и определения тепловых процессов. Движу-
щие силы процессов переноса теплоты. Основные силы переноса 
теплоть^ Температурное поле. 
1.2.5. Теплопроводность 
Закон Фурье. Теплопроводность плоской одно- и многослойной 
стенки при стационарных условиях. Термическое сопротивление 
слоя материала, конструкции. 
1.2.6. Конвективный теплообмен 
Физические основы конвективного теплообмена. Уравнение 
процесса. Коэффициент теплоотдачи. Теплообмен при свободном и 
вынужденном движении среды. Критериальные уравнения и рас-
четные формулы теплообмена при различных видах и режимах 
движения среды. Теплообмен при конденсации водяного пара. Кри-
териальные уравнения и расчетные формулы. 
1.2.7. Теплообмен излучением 
Физические основы теплообмена излучением. Основные законы 
теплового излучения. Теплообмен между поверхностями, разделен-
ными средой. Влияние экранов на интенсивность теплообмена. 
1.2.8. Физический прогресс теплопередачи 
Понятие общего сопротивления теплопередачи. Коэффициент 
теплопередачи. Теплопередача через одно- и .многослойную стенку 
при стационарных тепловых условиях. Теплопроводность при не-
стационарных тепловых условиях. Методы определения темпера-
турного поля. Метод конечных разностей. Виды теплообменных 
аппаратов. Основные принципы расчета теплообменных аппаратов. 
ii 
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 
ПО ИЗУЧЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ. 
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 
Основные понятия и определения 
2.1. Введение 
Техническая термодинамика рассматривает закономерности вза-
имного превращения теплоты в работу, не затрагивая тепловых 
процессов, связанных с химическими, электрическими и другими 
явлениями, изучает законы движения и превращения энергии, теп-
ло- и массообмена в макросистемах без учета поведения каждой 
отдельной частицы. 
При изучении раздела «Техническая термодинамика» следует 
усвоить следующие основные понятия. Предмет и метод термоди-
намики, термодинамическая система, вид систем и их состояние. 
Интенсивные и экстенсивные параметры состояния и связь между 
ними. Уравнение состояния. Термодинамический процесс. Первый 
и второй законы термодинамики. Физическая сущность второго за-
кона термодинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа, энталь-
пия, энтропия и теплоемкость газов, жидких и твердых тел. Про-
цессы идеальных газов. 
В качестве рабочих тел для практического осуществления пре-
вращения тепла в работу используются газы и пары. Поэтому техни-
ческая термодинамика изучает процессы, связанные с изменением 
состояния газов и пара. Необходимо представлять различие между 
идеальными и реальными газами, уяснить возможности использова-
ния законов идеального газа в практических расчетах газов, если по-
следние по своему состоянию далеки от состояния насыщения. 
В качестве примеров использования зависимостей технической 
термодинамики должны быть проработаны термодинамика потока, 
истечение и дросселирование газов и пара, анализ процессов в ком-
прессорах и двигателях внутреннего сгорания. 
При изучении второго раздела дисциплины «Основы теплообме-
на» должны быть изучены три способа распространения теплоты в 
пространстве: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. 
ii 
При изучении конвективного теплообмена следует обратить 
внимание на физику явления переноса теплоты вместе с массой ве-
щества при свободном и вынужденном течении среды. 
В заключении следует обратить внимание на использование за-
конов теплообмена в теплообменных аппаратах: сушилках, в уста-
новках для тепловой обработки бетона и других. 
Контрольные вопросы 
1. Какие вопросы изучает термодинамика? 
2. Какими основными параметрами характеризуется состояние 
системы и какой их физический смысл? 
3. Какие существуют уравнения состояния идеального газа и ка-
кой физический смысл входящих в них величин? 
4. Что понимается под идеальным газом? 
5. Что понимается под термодинамическом системой? 
6. Какими способами может осуществляться обмен mepi ней между 
системой и окружающей средой и какая между ними разница? 
7. Какая разница между интенсивными м экстенсивными пара-
метрами состояния? 
8. Что понимается иод термодинамическим процессом? 
9. Что такое равновесная система и чем она отличается от не-
равновесной? 
10. Формулировка и аналитическое выражение первого закона 
термодинамики. 
11. В чем состоит физическая суп. различия между первым и 
вторым законом термодинамики? 
2.2. Н(к)яш>11 пар 
Физическое поведение паров в о б л а е т о никои к состоянию на-
сыщения сильно отклоняется oi законов н н'лш.иых i азов, и поэто-
му они не применимы для реальных i а зов. Реальный iat приближа-
ется к идеальному при малых давлениях п высоких температурах. 
Уравнение Ван-дср-Ваальеа оппсывлс! шин. качественные особен-
ности реальных газов. Мо ному расчет процессов для реальных га-
зов проводите»?'либо по 1лблицам их крмодмпампчсских свойств, 
либо по диаграммам. 
ii 
Примером реального газа является водяной пар, который обра-
зуется из воды в результате фазового перехода. Процесс перехода 
жидкости в пар состоит из нескольких стадий: нагрев, кипение, па-
рообразование. Получение пара из воды следует рассматривать в 
/>--у-координатах, Т s и h—s-диаграммах водяного пара, на которых 
эти стадии разделены пограничными кривыми, разделяющими об-
ласти жидкости, влажного насыщенного и перегретого пара. 
В приложении приведена A-s-диаграмма водяного пара и табли-
ца «Сухой насыщенный водяной пар и вода на кривой насыщения» 
Контрольные вопросы 
12. Чем отличается уравнение состояния реального газа от урав-
нения состояния идеального газа? 
13. Каковы последовательные стадии получения перегретого па-
ра? Изобразите их в /ь-у-координатах. 
14. Какая разница между влажным и сухим насыщенным и пере-
гретым паром? 
15. Какими параметрами характеризуются состояния влажного, 
сухого и перегретого пара? 
2.3. Влажный воздух 
Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водя-
ного пара и характеризуется несколькими параметрами, взаимно свя-
занными между собой. Необходимо усвоить понятия относительной 
влажности, влагосодержания, абсолютной влажности, энтальпии, тем-
пературы точки росы. Графически связь между параметрами влажного 
воздуха представлена в /г-й'-диаграмме, с помощью которой можно 
решать ряд сложных практических задач. Следует ознакомиться с ос-
новными формулами для расчета параметров влажного воздуха и нау-
читься определять их с помощью А--с/-диаграммы. 
Контрольные вопросы 
16. Основные параметры влажного воздуха. 
17. /г-й^-диаграмма влажного воздуха. 
1 8. Три характерных состояния влажного воздуха. 
19. Какая разница между влажным ненасыщенным и влажным 
насыщенным воздухом? 
ii 
2.4. Виды переноса теплоты 
Перенос теплоты подразделяют на три вида: теплопроводность, 
конвекцию и тепловое излучение. Эти формы теплообмена, как 
правило, изучают раздельно, однако необходимо иметь в виду, что 
в любой тепловой установке всегда будет иметь место перенос теп-
лоты всеми видами теплообмена, один из которых может иметь 
преобладающее значение. При этом следует понять, что перенос 
теплоты возможен только при наличии разности температуры меж-
ду системами. В связи с этим нужно усвоить понятия температур-
ного поля, температурного градиента, теплового потока и плотно-
сти теплового потока. Изучить распространение теплоты при ста-
ционарном и нестационарном тепловых состояниях системы. 
При изучении конвективного теплообмена следует обратить 
внимание на физику явления переноса теплоты вместе с массой ве-
щества при свободном и вынужденном течении среды. 
При тепловой обработке бетона и в ряде других технологических 
процессах в качестве теплоносителя используется водяной пар, поэто-
му следует изучить явление теплообмена при конденсации пара. 
Изучаются законы переноса энергии при тепловом излучении. 
В заключении следует обратить внимание на использование за-
конов теплообмена в теплообменных аппаратах: сушилках, в уста-
новках для тепловой обработки бетона и других. 
2.4.1. Теплопроводность 
Изучение теплопроводности начинают с разбора основного за-
кона распространения тепла теплопроводностью закона Фурье. 
Нужно хорошо усвоить понятия температурного поля и темпера-
турного градиента. Четко различать понятия стационарного и не-
стационарного состояния тел и чем они обуславливаются. Следует 
обратить внимание на физическое свойство тел проводить теплоту, 
которое характеризуется коэффициентом теплопроводности. Вели-
чина его зависит от многих факторов, основными из которых явля-
ются поровая структура и влажность. 
Нестационарные тепловые процессы сопровождают все техноло-
гические процессы тепловой обработки материалов, поэтому на 
ii 
изучение этой темы следует обратить особое внимание. При этом все 
нестационарные процессы теплопроводности описываются уравне-
нием Фурье, для решения которого следует задавать условия одно-
значности. Необходимо уяснить, что под этим понимается. 
Часто элементы тепловых установок находятся в стационарном 
тепловом состоянии, поэтому данному вопросу следует уделить 
внимание. При этом следует различать понятия теплоотдачи и теп-
лопередачи. 
Контрольные вопросы 
20. Что понимается под температурным полем и температурным 
градиентом? 
21. Что такое коэффициент теплопроводности и в чем состоит 
его физический смысл? 
22. Чем отличается стационарное тепловое состояние тела от не-
стационарного? 
23. Объясните, почему при увеличении влажности строительных 
материалов коэффициент теплопроводности возрастает? 
24. Почему температура в плоской однослойной стенке при по-
стоянном коэффициенте теплопроводности изменяется по линей-
ному закону, а в цилиндрической — по криволинейному? 
25. Что такое плотность теплового потока? 
2.4.2. Конвективный теплообмен 
Конвективный перенос тепла наблюдается в жидкостях и газах. 
Он обусловлен способностью жидкости и газа перемещаться в про-
странстве и переносить при этом теплоту. Внутри же перемещаю-
щихся объемов жидкости или газа теплота распространяется за счет 
теплопроводности. Совместный процесс переноса теплоты переме-
щающимися объемами среды и теплопроводностью называется 
конвективным теплообменом. Интенсивность конвективного теп-
лообмена зависит от скорости перемещения среды, которая возни-
кает под действием разности плотностей нагретых и холодных объе-
мов среды или под действием силовых воздействий. В связи с этим 
различают теплообмен при свободном и вынужденном течениях среды. 
Конвективный теплообмен определяется совокупностью многих 
ii 
физичес к 11ч процессов и описывается системой дифференциальных 
уравнении. коюрук) совместно с условиями однозначности практи-
чески реши и, нельзя. Поэтому для изучения конвективного тепло-
обмена используется теория подобия. 
Теория подобия - простое и всеобъемлющее средство изучения 
явлений природы. Она является теоретической основой экспери-
ментальных исследований. Поэтому при изучении темы следует 
уяснить способы анализа физических процессов, на основании ко-
торых эти явления можно привести к безразмерному виду. Очень 
важно понять, что такое класс физических явлений, группа явлений 
и единичное явление. 
Познакомившись с физическими особенностями переноса тепла 
при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости, об-
ратите внимание на критерии подобия, входящие в критериальные 
уравнения, описывающие эти процессы, и на метод их расчета по 
определяющим геометрическим размерам и температурам. Уясни-
те, как влияют на характер критериальных зависимостей режим 
движения теплоносителя (ламинарный или турбулентный) и род 
движения (свободный или вынужденный). 
Ознакомьтесь с физической сущностью и расчетными формула-
ми теплообмена при обтекании одиночной трубы и пучка труб. 
Уясните понятия локального и среднего значений коэффициента 
теплоотдачи. Особое внимание обратите на особенности переноса 
тепла через жидкостные прослойки и приемы расчета коэффициен-
та теплоотдачи в этих условиях. 
Процессы теплообмена, сопровождающиеся изменением агре-
гатного состояния, занимают особое место среди явлений конвек-
тивного теплообмена. 
При рассмотрении процесса теплообмена при конденсации чис-
того пара необходимо уяснить влияние пленки конденсата на ин-
тенсивность теплообмена и разобраться с особенностями капельной 
и пленочной конденсации. 
Контрольные вопросы 
26. Дайте определение свободной конвекции. 
27. Что понимается под конвективным теплообменом? 
ii 
28. Что понимается под критерием подобия? 
29. Какая разница между определяющими и неопределяющими 
критериями подобия? 
30. В чем состоит физическое различие между свободным и вы-
нужденным течением среды? 
31. От каких факторов зависит величина коэффициента теплоот-
дачи при свободном течении среды? 
32. В чем состоит физический смысл зависимости коэффициента 
теплоотдачи при свободном течении среды от произведения крите-
риев (Gr • Рг )? 
33. Какими критериями определяется интенсивность теплообме-
на при свободном течении среды? 
34. Какими критериями определяется интенсивность теплообме-
на при вынужденном течении среды? 
35. Почему в критериальное уравнение теплообмена при лами-
нарном течении входит критерий Gr? 
36. Какая разница между гидродинамическим и тепловым по-
граничными слоями? 
37. Какие существуют виды конденсации и чем они отличаются 
друг от друга? 
38. Почему коэффициент теплоотдачи при пленочной конденса-
ции меньше, чем при капельной? 
2.4.3. Теплообмен излучением 
Изучение теплообмена лучеиспусканием следует начинать с ос-
новных законов теплового излучения Планка, Вина, Стефана-
Больцмана, Кирхгофа, Ламберта. При изучении этих законов следу-
ет уделить внимание их физической сущности. Необходимо уяс-
нить, почему введено понятие абсолютно черного тела, и разницу 
между ним и серыми телами. Степень черноты тел очень часто ис-
пользуется при расчетах лучистого теплообмена, а поэтому необхо-
димо твердо усвоить это понятие. 
Особое внимание следует обратить на законы излучения газов. 
Экспериментально доказано, что интенсивность излучения газов 
зависит от концентрации (парциального давления) газа, объема, зани-
маемого газом, и температуры. Нужно понять физическую сущность 
ii 
этой зависимости. Для того, чтобы уметь рассчитывать теплообмен 
излучением с участием газов, необходимо научиться пользоваться 
номограммами для определения степени черноты газа и смеси газов. 
Изучая процессы теплообмена излучением между телами, следу-
ет обратить внимание на изменение интенсивности теплообмена в 
зависимости от расположения тел относительно друг друга. Озна-
комиться с понятием углового коэффициента и приведенного ко-
эффициента излучения системы тел. 
В результате проработки данной темы студент должен научиться 
рассчитывать теплообмен излучением между телами с использова-
нием физических величин, приведенных в таблицах и справочных 
материалах. 
Контрольные вопросы 
39. В чем состоит физическая сущность теплового излучения? 
40. Что понимается под степенью черноты поверхности твердого 
тела? 
41. Какие зависимости устанавливаются законами Стефана-
Больцмана и Вина? 
42. Объясните физический смысл закона Вина? 
43. Какая зависимость устанавливается законом Кирхгофа? Объ-
ясните ее физический смысл. 
44. В чем состоит различие между излучением газов и поверхно-
стью твердого тела? 
2.5. Физический процесс теплопередачи 
При изучении вопроса теплопередачи вначале необходимо уяс-
нить физический смысл теплопередачи и из каких процессов она 
состоит, усвоить понятие коэффициента теплопередачи и термиче-
ского сопротивления теплопередаче, изучить, какие факторы и ка-
кое влияние оказывают на их величину. 
Разделение общего процесса распространения теплоты на эле-
ментарные явления; теплопроводность, конвекцию и тепловое из-
лучение является методологическим приемом. В действительности 
же эти явления протекаю т одновременно. 
Па практике очень часто встречаются случаи передачи теплоты от 
одной среды к другой через разделяющую стенку. В этом случае мы 
ii 
можем наблюдать явление конвективной теплоотдачи от среды к по-
верхности стенки, перенос тепла через стенку за счет теплопроводно-
сти, а затем снова теплоотдачу от поверхности стенки к среде. Такого 
рода процессы теплообмена студент должен изучить в данной теме. 
Необходимо разобраться в классификации тегшообменных аппа-
ратов по схеме передачи тепла от первичного теплоносителя ко 
вторичному. 
В рекуперативных аппаратах теплота передается от горячего те-
плоносителя к холодному через разделяющую их стенку. Примера-
ми таких аппаратов являются некоторые воздухонагреватели, водо-
подогреватели и др. 
Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и 
та же поверхность нагрева омывается поочередно то горячим, то 
холодным теплоносителем. При этом теплота, аккумулированная 
стенками аппарата (насадкой) при охлаждении горячего теплоноси-
теля, отдается холодному. Примером таких теплообменников могут 
служить регенераторы стекловаренных и мартеновских печей. 
Контрольные вопросы 
45. Что такое сопротивление теплопередачи многослойной стен-
ки и от каких факторов зависит его величина? 
46. Что такое коэффициент теплопередачи и от каких факторов 
зависит его величина? 
47. Что понимается под процессом теплопередачи? 
48. Что понимается под коэффициентом теплоотдачи? 
49. В чем существенное различие между коэффициентами теп-
лоотдачи и теплопередачи? 
50. На какие основные типы делятся теплообменные аппараты? 
3. КУРСОВАЯ РАБОТА 
Задача 1. 
Водяной пар с параметрами, указанными в табл. 1, изменяет со-
стояние в процессе, заданном в той же таблице. Параметры пара в 
конце процесса представлены в табл. 2. 
ii 
Т а б л и ц а 1 
Последняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
й ь кДж/кг 3500 3000 2300 
s, кДж/'(кг-К) 7 6,55 6,8 6,0 
0,85 0,95 0,92 
/Ь°С 520 150 210 200 
Pi, МПа 0,1 1,0 2,0 
vb м3/кг 0,25 1,0 1,0 
Процесс 
(cons t ) 
V s s V Р s Р V s Р 
Т а б л и ц а 2 
Предпоследняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
й2, кДж/кг 2600 2500 2900 
0,9 0,82 0,98 1,0 
t2,°c 450 400 350 
Определить и рассчитать: 
- состояние и параметры пара в начале и в конце процесса; 
- работу процесса и количество теплоты, участвующее в нем; 
- изменение внутренней анергии, энтальпии и энтропии. 
П р и м е ч а н и е . Процесс изменения состояния пара нанести на 
й-^-диаграмму и с ее помощью определить состояние и параметры 
пара в начале и в конце процесса. 
Задача 2. 
Влажный воздух массой М (кг) при давлении 745 мм рт. ст. с от-
носительной влажностью (р и при температуре t изменяет свое со-
стояние по процессам, указанным в табл. 3. Определить все недос-
тающие параметры воздуха в начале и в конце процесса (энталь-
пию, температуру, относительную влажность, точку росы, влагосо-
держание) и рассчитать газовую постоянную воздуха, молекуляр-
ную массу и количество теплоты, участвующее в процессе. 
16 
П р и м е ч а н и е . Параметры воздуха определяются с помощью 
/г-^-диаграммы. Диаграмма с нанесенным графиком решения при-
лагается к решению задачи. 
Начальные параметры воздуха и процесс выбирается из табл. 3 
по последней цифре шифра. 
Т а б л и ц а 3 
Последняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 1 8 9 
60 65 70 75 40 75 70 65 60 50 
Фь % 20 15 10 5 40 5 5 10 15 20 
процесс 
(const) d Ф Рп d Рп *Р d d Ф Рп 
Количество воздуха М и конечную температуру t выбрать из 
табл. 4 по предпоследней цифре шифра. 
Т а б л и ц а 4 
Предпоследняя 
цифра шифра 0 1 2 
о j 4 5 6 7 8 9 
М, кг 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 
/2, °С 15 20 10 15 25 30 20 10 5 0 
Задача 3. 
Трехслойная панель с двух сторон омывается воздухом. 
Определить общее сопротивление теплопередачи конструкции, 
плотность теплового потока, температуры на поверхностях панели 
и на границах слоев и толщину зоны промерзания конструкции. 
Толщину слоев панели S, температуру ( „ | и коэффициент тепло-
отдачи а\ выбрать из табл. 5 по последней цифре шифра. 
Температура t,K2, коэффициент а2 и коэффициент теплопроводности 
слоев А,| Х2, ^-з_ выбираются по предпоследней цифре шифра табл. 6. 
ii 
Т а б л и ц а 10 
Последняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Sj м 0,06 0,05 0,07 0,08 0,07 0,04 0,06 0,03 0,04 0,06 
Зг, м 0,20 0,21 0,18 0,16 0,19 0,21 0,21 0,20 0,22 0,24 
Ss, м 0,05 0,04 0,05 0,06 0,04 0,05 0,03 0,07 0,04 0,05 
18 19 20 21 22 21 20 19 18 17 
а и Вт/(м2 • К) 4 5 6 5 6 4 3 4 5 7 
Т а б л и ц а 6 
Предпослед-
няя цифра 
шифра 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Хи Вт/(м • К) 1,1 0,9 0,6 0,9 1,0 1,1 1,2 1,0 0,9 0,8 
Х2, Вт/(м • К) 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 
Х3, Вт/(м • К) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,6 0,7 0,9 0,9 0,8 1,0 
-20 -28 -24 -25 -21 -23 -22 -24 -17 -19 
а2, Вт/(м2 • К) 5,0 4,0 4,5 5,5 6,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 
Задача 4. 
Железобетонная панель высотой Н с температурой на поверхно-
стях tn охлаждается воздухом с tx за счет естественной конвекции и 
теплового излучения. Рассчитать общий коэффициент теплоотдачи 
у поверхности панели. Высота панели Н и температура панели tn 
выбирается из табл. 7 по последней цифре шифра. 
Т а б л и ц а 7 
Последняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Я, м 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 2,9 2,8 2,7 2,6 
/ °С МТЭ v-' 60 70 80 65 75 85 80 70 60 90 
18 
Температуру охлаждающего воздуха tm и степень черноты поверх-
ности панели s выбрать по предпоследней цифре шифра в табл. 8. 
Т а б л и ц а 8 
Предпоследняя 
цифра шифра 0 1 2 j 4 5 6 7 8 9 
С 0 10 15 20 25 5 10 15 20 0 
е 0,6 0,7 0,8 0,65 0,75 0,85 0,87 0,9 0,86 0,83 
Задача 5. 
Бетонная панель толщиной 8 с теплофизическими характеристи-
ками X, с, р имеет в начальный момент времени по сечению одина-
ковую температуру /0. Панель охлаждается с двух сторон воздухом 
с температурой /жи коэффициентами теплоотдачи а\ и а2. 
Рассчитать методом конечных разностей распределение темпе-
ратуры по сечению через т часов и количество отданной теплоты. 
Толщину панели и ее теплофизические характеристики выбрать 
по последней цифре шифра в табл. 9. 
Т а б л и ц а 9 
Последняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
5, м 0,26 0,32 0,35 0,25 0,30 0,28 0,35 0,32 0,3 0,25 
to. °С 60 70 80 65 70 75 85 80 75 70 
X, Вт/(м • К) 1,8 1,9 2,0 0,9 0,8 1,0 0,7 0,6 0,9 1,0 
с, кДж/(кг • К) 1,0 1,1 1,2 0,9 1,0 1,1 0,9 1,0 0,8 0,9 
р, кг/м3 1800 1900 2000 1000 900 1100 800 700 850 1000 
Температуру воздуха Гж, коэффициенты теплоотдачи a h аь и время 
охлаждения г выбрать по предпоследней цифре шифра из табл. 10. 
ii 
Т а б л и ц а 10 
Предпоследняя 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 цифра шифра 
10 5 0 5 10 15 20 15 10 0 
а ь Вт/(м2 • К) 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10 
аг, Вт/(м2 • К) 3,0 3,5 4,0 4,5 4,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 
Т, ч 5 6 3 4 5 4 3 4 5 5 
П р и м е ч а н и е . Панель следует делить на нечетное число слоев (не 
менее пяти). 
Контрольные вопросы 
Номера контрольных вопросов выбрать из табл. 11 по последней 
цифре шифра. 
Т а б л и ц а 11 
Последняя 
цифра шифра 0 1 2 3 4 
5 6 7 8 9 
Первый вопрос 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Второй 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 
Третий 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 
Четвертый 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 
Пятый 41 42 43 44 55 46 47 48 49 50 
20 
ПРИЛОЖЕНИЯ 
Приложение 1 
Параметры сухого насыщенного водяного пара 
и воды на кривой насыщения (по давлениям) 
/л V", Р.- /г' А", г, s", 
Мпа °с м3/кг м3/кг кг/м1 кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/(кг • К) кДж/(кг • К) 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
0,001 6,9360 0,001000 130,040 0,0079 29,180 2513,4 2484,2 0,1053 8,9749 
0,002 17,486 0,001001 67,240 0,0148 73,400 2533,1 2459,7 0,2603 8,7227 
0,0025 21,071 0,001002 54,420 0,0184 88,360 2539,5 2451,1 0,3119 8,6424 
0,003 24,078 0,001003 45,770 0,0219 100,93 2545,3 2444,4 0,3547 8,5784 
0,004 29,950 0,001004 34,930 0,0286 121,33 2553,7 2432,3 0,4225 8,4737 
0,005 32,890 0,001005 28,240 0,0354 137,79 2560,9 2423,1 0,4764 8,3943 
0,006 36.170 0,001007 23,770 0,0421 151,49 2567,1 2415,6 0,5209 8,3297 
0,007 41,530 0,001009 18,130 0,0552 173,89 2576,4 2402,5 0,5919 8.2263 
0,010 45,820 0,001010 14,700 0,0681 191,84 2583,9 2392,1 0,6496 8,1494 
0,014 52,570 0.001013 10,690 0,0935 220,05 2596,1 2376,0 0,7368 8,0305 
0,018 57,820 0,001016 8,4500 0,1184 242,03 2605,4 2363,3 0,8040 7,9445 
0,020 60,080 0,010170 7.6500 0,1307 251,48 2609,2 2357,7 0,8324 7,9075 
0,025 64,990 0,001019 6,2010 0,1613 272,03 2617,6 Г 2345,5 0,8934 7,8300 
0.030 69,120 0,001022 5,2300 0,1911 289,30 2624,6 2335,3 0,9441 7.7673 
0,040 75.870 0,001026 4,0000 0,2501 317,62 2636,3 2318,7 1,0261 7.6710 
0,050 81,330 0,001029 3,2400 0,3083 340,53 2645,2 2304,7 1,0912 7,5923 
0,060 85,940 0,001033 2,7300 0,3658 359,90 2653,1 2293,2 1,1453 7,5313 
0,080 93,500 0,001038 2,0009 0.4787 391,75 2665,3 2273,5 1,2331 7,4342 
0,100 99,620 0,001043 1,6960 0,5896 417,47 2674,9 2257,9 1,3026 7,3579 
0,120 104,80 0,001047 1,4300 0,6992 439,34 2683,6 2243,6 1,3610 7,2972 
0,160 113,31 0,001054 1,0920 0,9160 475,41 2696,3 2220,8 1,4550 7,2017 
0,200 120,23 0,00106 0,8860 1,1290 504,74 2706,8 2202,0 1,5306 7,1279 
0,260 128,73 0,001068 0,6930 1,4430 541,20 2718,9 2177,7 1,6213 7,0399 
0,300 133,54 0,001073 0,6060 1,6520 561,70 2725,5 2163,9 1,6716 6,9922 
0,400 143,62 0,001084 0,46230 2,1630 604,30 2738,7 2134,1 1,7766 6,8969 
0,500 151,84 0,001093 0,37490 2,6670 640,10 2748,8 2108,7 1,8605 6,8221 
0,600 158,84 0,001101 0,31560 3,1690 670,60 2756,0 2086,3 1,9311 6,7609 
о.коо 170,41 0,001115 0,24030 4,1610 720,90 2769,0 2048,1 2,0461 6,6630 
1 ООО 179,88 0,001127 0.19450 5,1430 762,40 2777,8 2015,3 2.1383 6,5867 
21 
О к о н ч а н и е п р и л . 1 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
1,200 187,95 0,001139 0,16330 6,1250 798,40 2784,6 1986,2 2,2156 6,5244 
1,400 195,04 0,001149 0,14080 7,1020 830,00 2789,7 1959,7 2,2841 6,4699 
1,600 201,36 0,001159 0,12380 8,0800 858,30 2793,5 1935,2 2,3437 6,4221 
1,800 207,10 0,001168 0,11040 9,0550 884,20 2796,5 1912,3 2,3975 6,3794 
2,000 212,37 0,001177 0,09961 10,040 908,60 2799,2 1890.7 2,4471 6,3411 
2,400 221,77 0,001193 0,08324 12,010 951,20 2801,8 1850,8 2,5346 6,2727 
2,800 230,04 0,001209 0,07142 14,000 990,20 2803,1 1812,8 2,6101 6.2129 
3,000 233,82 0,001216 0,06663 15,010 1008,4 2803,5 1794,7 2,6456 6,1859 
Приложение 2 
Физические параметры для сухого воздуха 
при давлении 0,1015 МПа 
t, Р, с, я • I О5, v • 106, 
°С кг/м3 кДж/(кг • К) Вт/('м • К) м2/с м2/'с 
1 2 3 4 5 6 7 
- 3 0 1,453 1,013 0,0220 1,492 10,80 0,723 
- 2 0 1.395 1,009 0,0228 1,620 12,79 0,716 
- 1 0 1,342 1,009 0,0236 1.745 12,43 0,712 
0 1,293 1,005 0,0244 1,881 13,28 0,707 
. 10 1,247 1,005 0,0251 2,006 14,16 0,705 
20 1,205 1,005 0,0269 2,142 15,06 0,703 
30 1,165 1,005 0,0267 2,286 16,00 0,701 
40 1,128 1,005 0,0276 2,431 16,96 0,699 
50 1,093 1,005 0.0283 2,572 17,95 0,698 
60 1,060 1,005 0.0290 2,720 18,97 0,696 
70 1,029 1,009 0,0297 2.856 20,02 0.694 
80 1,000 1,009 0,0305 3,020 21,09 0,692 
90 0,972 1,009 0,0313 3,189 22,10 0,690 
100 0,940 1,009 0,0321 3,364 23,13 0,688 
120 0,898 1,009 0,0334 3,684 25,45 0,686 
140 0,854 1,013 0,0349 4,034 27,80 0,684 
160 0,815 1,017 0,0364 4,389 30,09 0,682 
180 0,779 1,022 0,0378 4,750 32,49 0,681 
200 0,776 1,026 0,0393 5,136 34,85 0,680 
ii 
Приложение 3 
h s-Опаграмма водяного пара 
Удельная энтропия s, кДж/(кг • К) 
23 
Приложение 3 
Л, кДж/(кг • св)- | г 
h-d-диагратма влажного воздуха 
30. чб 
Влагосодержякие d. г/(кг • св) 
24 
Содержание 
Общие указания 3 
Литература 4 
1. Программа дисциплины 5 
1.1. Цели и задачи дисциплины 5 
1.2. Содержание дисциплины 5 
2. Методические указания по изучению отдельным 
тем дисциплины. Контрольные вопросы 7 
2.1. Введение 7 
2.2. Водяной пар 8 
2.3. Влажный воздух 9 
2.4. Виды переноса теплоты 10 
2.5. Физический процесс теплопередачи 14 
3. Курсовая работа 15 
Приложения 21 
Учебное издание 
ТЕПЛОТЕХНИКА 
(Раздел дисциплины 
«Теплотехника и теплотехническое оборудование») 
Программа, методические указания и задания к курсовой работе 
для студентов заочного обучения 
специальности 1-70 01 01 «Производство строительных изделий 
и конструкций» 
Составители: 
НЕСТЕРОВ Лев Валентинович 
ОРЛОВИЧ Анна Ивановна 
Редактор Л.Н. Дубовик 
Компьютерная верстка О.В. Дубовик 
Подписано в печать 09.10.2006. 
Формат 60x84 '/|6. Бумага офсетная. 
Отпечатано на ризографе. Гарнитура Тайме. 
Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 75. Заказ 770. 
Издатель и полиграфическое исполнение: 
Белорусский национальный технический университет. 
ЛИ № 02330/0131627 от 01.04.2004. 
220013, Минск, проспект Независимости, 65.