Основи преношења топлоте и супстанције

ID: 1064
врста предмета: стручно-апликативни
носилац предмета: Бањац Ј. Милош
извођачи: Бањац Ј. Милош
контакт особа: Бањац Ј. Милош
ниво студија: основне академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени
катедра: катедра за термомеханику

извођења

  • 5. семестар, позиција 4

циљ

Кроз упознавање са физичким моделима простирања топлоте и супстанције, студенти треба да стекну основна теоријска, а кроз практичне примере и стручна знања и вештине која ће им омогућити да самостално препознају и решавају основне проблеме простирања топлоте и супстанције са којима се сусрећу инжењери термотехнике, термоенергетике и процесне технике.

исход

По успешном завршетку овог курса студенти би требало да буду оспособљени да: 1) опишу и објасне физичку суштину, механизме и искажу основне законе којима се описују процеси преношења топлоте и супстанције 2) израчунају температурно поље геометријски у простим чврстим телима на основу задатих услова на контури тела и обрнуто, одреде топлотни проток на контури тела, на основу познатог температурног поља у телу за случај устаљеног провођења (кондукиције) топлоте кроз чврсто тело, 3) израчунају поље концетрације супстанце у геометријски простим чврстим телима на основу задатих услова на контури тела и обрнуто, одреде проток супстанције на контури тела, на основу познатог поља концентрација у телу за случај устаљеног провођења (кондукиције) супстанције кроз чврсто тело, 4) израчунају температурно поље и топлотни проток у геометријски простим чврстим телима за случај неустаљеног апериодичног провођења (кондукиције) топлоте, 5) израчунају поље концентрације и проток супстанције супстанцијеу геометријски простим чврстим телима за случај неустаљеног апериодичног провођења (дифузије) супстанце, 6) израчунају топлотни проток и/или проток супстанције за случај принудног или природног струјању флуида преко, кроз и око чврстих тела, 7) израчунају топлотни проток који се размењује зрачењем између сивих површи раздвојених прозрачном средином, затим топлотни проток који се размењује између врелих димних гасова и сивих површи.

садржај теоријске наставе

1. Основни механизами преношења енергије, импулса и супстанције; Феноменолошки закони преношења (Фурјеов, Фиков,Њутнов, Штефан-Болцманов) и одговарајући феноменолошки коефицијенти. 2. Устаљењо провођење топлоте кроз изотропан материјал са равномерним ослобађањем (везивањем) енергије по запремини равног, кружноцилиндричног и сферичног зида. 3. Устаљењо провођење супстанције кроз изотропан порозни материјал равног, кружноцилиндричног и сферичног зида, као и њихових делова. 4. Неустаљено апериодично провођење топлоте у чврстим телима са: занемарљивом отпором провођењу топлоте, полубесконачном телу и бесконачан раван зид; бесконачан кружни цилиндар, лоптиу, греди, паралелопипеду и ваљаку. 5. Неустаљено апериодично провођење супстанције у порозним полубесконачном чврстом телу, бесконачаном раваном зиду; бесконачаном кружном цилиндару, лопти, греди, паралелопипеду и ваљаку. 6. Конвективно прелажење топлоте и супстанције. Моларни механизам преношења енергије, импулса и супстанције. Димензијска анализа и теорија сличности. Прелажење топлоте и супстанције при природном и принудном кретању флуида. 7. Процеси истовременог преноса топлоте и супстанције 8.Топлотно зрачење. Размена топлоте зрачењем двају тела при њиховом произвољном просторном положају. Размена топлоте зрачењем између продуката сагоревања површине чвстог тела.

садржај практичне наставе

1. Радионица и дискусија посвећена општим појмовима и законитостима преношења енергије, импулса и супстанције. 2. Рачунски примери и лабораторијска вежба у вези са устаљеним провођењем топлоте кроз изотропан материјал са равномерним ослобађањем (везивањем) енергије по запремини равног, кружноцилиндричног и сферичног зида. 3. Рачунски примери у вези са устаљеним провођењем супстанције кроз изотропан порозни материјал равног, кружноцилиндричног и сферичног зида, као и њихових делова. 4. Рачунски примери у вези са неустаљеним апериодичним провођењем топлоте кроз чврста тела са: занемарљим отпором провођењу топлоте, кроз полубесконачно тело и бесконачан раван зид; бесконачан кружни цилиндар, лопту, греду, паралелопипед и ваљак. 5. Рачунски примери у вези са неустаљеним апериодичним провођењем супстанције кроз порозно полубесконачно чврсто тело, бесконачан раван зид, бесконачани кружни цилиндар, лопту, греду, паралелопипед и ваљак. 6. Рачунски примери и лабораторијска вежба у вези са конвективним прелажењем топлоте и супстанције при природном и принудном кретању флуида. 7. Рачунски примери у вези са процесима истовременог преноса топлоте и супстанције 8. Рачунски примери у вези са неустаљеним апериодичним провођењем размена топлоте зрачењем двају тела при њиховом произвољном просторном положају. 9. Рачунски примери и лабораторијска вежба у вези са разменом топлоте зрачењем између продуката сагоревања површине чвстог тела

услов похађања

Положен испит из предмета: Физика и мерења и Термодинамика Б

ресурси

1. Милинчић, Д., Васиљевић, Б., Ђорђевић, Р.: Проблеми из преношења топлоте, Машински факултет, Београд, 1991. 2. Милинчић, Д.: Простирање топлоте, Научна књига, Београд, 1989. 3. Писани изводи са предавања 4. Incropera, F., DeWit, D., Bergman, T, Lavine, A: Introduction to Heat Transfer, Wiley, 5th edition, 912 pages, 2006. 5. Cengel, Y.: Heat Transfer A Practical Approach, McGraw - Hill; 2nd edition 1024 pages, 2003. 6. Cengel, Y., Ghajar, A: Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications + EES DVD for Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 4 edition, 924 pages, 2010.

фонд часова

укупан фонд часова: 75

активна настава (теоријска)

ново градиво: 20
разрада и примери (рекапитулација): 10

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 20
лабораторијске вежбе: 0
рачунски задаци: 10
семинарски рад: 0
пројекат: 0
консултације: 1
дискусија/радионица: 2
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 5
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 0
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 5
тест са оцењивањем: 2
завршни испит: 0

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 0
тест/колоквијум: 60
лабораторијска вежбања: 0
рачунски задаци: 10
семинарски рад: 0
пројекат: 0
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 20

литература

Милинчић, Д., Васиљевић, Б., Ђорђевић, Р.: Проблеми из преношења топлоте, Машински факултет, Београд, 1991.; Милинчић, Д.: Простирање топлоте, Научна књига, Београд, 1989.; Frank P. Incropera, David P. De Witt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons Edition, 2006; Baehr, H. D., Stephan, K.: Heat and Mass Transfer, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2011; Cengel, Y., Ghajar, A: Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications + EES DVD for Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 4 edition, 924 pages, 2010.;