УЧЕБНАЯ РАБОТА
Учение о теплообмене является частью общего «Учения
о теплоте», основы: которого были заложены великим
русским ученым - М. В. Ломоносовым (1711-1765), ему
принадлежит заслуга установления закона сохранения и
превращения движущейся материи, из которого
естественно вытекает закон сохранения и превращения
энергии, частным случаем которого является первый
закон термодинамики.
Термодинамика -
это наука об энергии и ее свойствах. Наука о
взаимопревращениях различных видов энергии (тепловой,
механической, химической и др.). Для ее изучения необходимы
знания математики, физики и химии. Термодинамика является
научным фундаментом всей энергетики. Она является базовой
дисциплиной для изучения таких дисциплин как: гидродинамика,
аэродинамика, газовая динамика, теория теплообмена; при
подготовке специалистов в области: самолето- и
вертолетостроения, авиационного и ракетного
двигателестроения, систем управления летательными
аппаратами, ракетостроения и космонавтики, динамики и
прочности машин и многих других.
Ряд русских ученых Г. В. Рихман (1711—1753), Б. Б. Голицын
(1862—1911), С. Я. Терешин (1863—1921) и другие исследовали
процессы теплообмена и заложили основы теплопередачи.
Французские ученые—математики Ж- Б. Фурье и С. Д. Пуассон в
XIX столетии создали основы математической теории теплоты.
Русский ученый В. А. Михельсон был первым исследователем,
поставившим в 1890 г. вопрос об изучении зависимости
лучеиспускания от температуры длины волны. Основной закон
излучения был открыт экспериментально австрийским ученым И.
Стефаном, а теоретически был выведен на основе второго закон
термодинамики австрийским ученым Л. Больцманом. Немецкий
ученый В. Вин, пользуясь методами термодинамики, установил
один из законов теплового излучения, связывающий длину
волны, соответствующую максимальной интенсивности излучения
черного тела, с абсолютной температурой излучающей
поверхности.
Немецкий ученый М. Планк в 1900 г. теоретически нашел закон
распределения интенсивности теплового излучения по длинам
волн при различных температурах, а Р.3. Ленц провел в 1869
г. экспериментальные исследования, подтвердившие связь между
коэффициентами теплопроводности и электропроводности
металлов. Теория теплообмена строилась на, так называемой,
феноменологической основе, заключающейся в рассмотрении
отдельных явлений как некоторых изолированных
закономерностей, которые могут быть описаны математически
без раскрытия физической сущности этих явлений. Примером
такого феноменологического рассмотрения явлений теплообмена
может служить формальная математическая теория
теплопроводности, созданная Фурье и развитая Пуассоном.
Позже удалось глубже выявить физическую сущность процесса
теплообмена. Одновременно с этим была разработана общая
методология исследования, обработки и обобщения опытных
данных, основанная на теории подобия.
Теорией теплопередачи или теплообмена называется наука,
изучающая процессы переноса тепла в пространстве с
неоднородным температурным полем. Процессы теплообмена
возникают между различными телами или отдельными частями
одного и того же тела при наличии разности температур.
Наука о теплообмене насчитывает несколько столетий, но
настоящего расцвета она достигла лишь в XX веке, найдя
широкое применение при решении назревших практических задач
техники. Из раздела теоретической физики учение о
теплообмене превратилось в самостоятельную
научно-техническую дисциплину.
Особенно сложные и важные задачи стоят в области изучения
теплообмена в современной авиационной, ракетной и
космической технике. При сверхзвуковых скоростях полета
значительно изменяются условия теплопередачи в отдельных
элементах конструкции летательного аппарата. Возникает
необходимость его охлаждения или защиты от аэродинамического
нагрева, являющегося следствием трения между поверхностью
летательного аппарата и набегающим ком воздуха или потоком
каких-либо других газов, составляющих атмосферу планет.
Проблема тепловой защиты космического летательного аппарата
от высоких удельных тепловых потоков и высоких температур
набегающего газового потока при входе аппарата с
гиперзвуковой скоростью в атмосферы планет (и в частности
Земли) разрабатывается в течение 30—40 лет. За это время
проведено широкое исследование различных видов теплозащитных
материалов и теплозащитных покрытий, обеспечивающих надежную
тепловую защиту л тельного аппарата. Разработана теория и
исследованы основные закономерности термодинамики и
теплообмена процессов воздействия высокоэнергетических
высокотемпературных газовых потоков на различные
конструкционные материалы.
Не менее важные и сложные проблемы учета теплообмена
возникают конструировании современных авиационных и ракетных
двигателей. Высокая тепловая напряженность реактивных
двигателей, использование криогенных топлив и многие другие
важные вопросы требуют от современного конструктора этих
двигателей умения произвести сложный инженерный расчет
теплообмена в них и их агрегатах.
Большое значение теория теплообмена имеет в расчетах
тепловых режимов летательных аппаратов, кабин таких
аппаратов, систем жизнеобеспечения и кондиционирования,
надежной работы радиоэлектронной аппаратуры, а так в
современной атомной энергетике, в обеспечении тепловых
режимов ядерных энергетических установок и их безопасности.
Идеи, определившие общие принципы построения
исследовательской работы, были сформулированы советскими
учеными к 1930 г. При их изложении подчеркивалось, что в
противоположность старым, феноменологическим, методам
исследований, основанным на изучении тепловых машин и
аппаратов в целом, в новых работах по теплообмену необходимо
не только аналитически, но и экспериментально детально
исследовать физические явления, из которых складываются
рабочие процессы изучаемых машин и аппаратов.
Совершенно очевидно, что научные дисциплины, преподаваемые
на кафедре, имеют фундаментальное базовое значение
практически для всех специальностей, по которым ведется в
МАИ подготовка специалистов. Таким образом, кафедра 204
является единственной на факультете общетехнической кафедрой
ведущей преподавательскую деятельность практически на всех
факультетах института. На кафедре сложилась одна из самых
сильных научно-педагогических школ по теплотехнике, что
позволяет ей успешно справляться с этой весьма непростой
задачей.
Наиболее объёмной если не сказать основной является работа
кафедры по всем видам учебных занятий проводимая на
специальностях института и факультета №2.
ДИСЦИПЛИНЫ, ЧИТАЕМЫЕ КАФЕДРОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ ИНСТИТУТА И ФАКУЛЬТЕТА №2
Не
менее важным видом деятельности кафедры является учебная работа
проводимая со своими выпускниками по специальности 160304
На данный момент кафедра обучает
студентов в двух группах по специальности 160304
• 160304 "Авиационная и
ракетно-космическая теплотехника"
• 160304 "Авиационная и
ракетно-космическая теплотехника" (медицинская специализация)
"Авиационная
и ракетно-космическая теплотехника"
Выпускаемые МАИ
инженеры-теплофизики готовятся для проектной и исследовательской
деятельности в области управления рабочими процессами в двигателях ЛА,
процессами тепломассообмена в двигателях ЛА, энергетических установках и
устройствах летательных аппаратов, при применении новых способов
преобразования энергии; обеспечения тепловой защиты летательных
аппаратов, двигателей ЛА, энергетических установок и различных устройств
летательных аппаратов. Полученная выпускниками по этой специальности
фундаментальная общеинженерная и теплофизическая подготовка позволяет им
успешно работать в различных областях народного хозяйства:
двигателестроении, энергетическом, транспортном, химическом, нефтяном
машиностроении, криогенной и холодильной технике, системах
кондиционирования, вентиляции, отопления, а также в области
радиоэлектроники и вычислительной техники, в пищевых технологиях,
биотехнологиях.
ДИСЦИПЛИНЫ, ЧИТАЕМЫЕ КАФЕДРОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТИ №160304
|
