Тепломассообмен

Тепломассообме́н — дисциплина, изучающая закономерности процессов теплообмена, сопровождающихся переносом вещества, то есть массообменом^[1]:8.

На практике тепломассообмен происходит во многих технических системах, использующих в своей работе жидкие или газообразные среды. Это котельные установки, тепловые сети, литейное производство, различное теплообменное оборудование, например, электростанций, конструкции зданий и сооружений и т. д. Сама рабочая среда при этом — чистое вещество или различные смеси и растворы — может оставаться постоянной или, меняя агрегатное состояние, осуществлять фазовые переходы, такие как испарение в паровоздушную среду, конденсация пара из смеси «пар — воздух», остывание расплавов и т. п.

К технологиям, в основе которых лежат тепломассообменные процессы, относят следующие^[2]:

• Зональная плавка
• Кристаллизация
• Сушка
• Сублимация (возгонка)
• Дистилляция
• Растворение
• Увлажнение
• Набухание
• Тепловые насосы

Процесс тепломассообмена не может быть сведён к простой сумме теплопередачи и перемещения массы. Причина в том, что, в технике, обычно, течение жидкостей или газов сопровождается неравномерным распределением температуры, а иногда, как следствие, давления. При этом механические свойства среды — плотность, вязкость, теплопроводность, могут сами зна́чимо зависеть от этих параметров. То есть, вопросы распространения тепла в среде и движение среды становятся связанными. Дополнительной сложностью может стать неустойчивость текущего состояния таких сред.

Итак, в зависимости от конкретных условий, процессы тепломассообмена протекают по-разному. Они имеют различные закономерности развития и описываются различными математическими уравнениями. Исследование подобных особенностей и является предметом изучения тепломассообмена^[1]:6.

Задачи тепломассобмена формулируются в математической форме при помощи уравнений гидродинамики^[3]. Затем они решаются точными и приближенными методами^[4].

Тепломассообмен, в отличие от термодинамики, рассматривает развитие процессов в пространстве и времени. Расчёт процессов тепломассообмена позволяет определить распределения температур, концентраций компонентов смеси, а также потоков теплоты и массы среды как функции координат и времени.

Существенный вклад в развитие теории тепломассообмена среди отечественных учёных, внесли: А. И. Вейник^[5], М. В. Кирпичёв, С. С. Кутателадзе, А. В. Лыков, Б. С. Петухов, В. И. Субботин^[6]:3.

• Конвекция
• Теплопередача
• Термодинамика
• Теплофизика

• Лыков А. В. Тепломассообмен: (Справочник). 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия.— 1978.— 480 с.
• В. И. Байков, Н. В. Павлюкевич «Теплофизика. Т.1»
• В. И. Байков, Н. В. Павлюкевич, А. К. Федотов, А. И. Шнип «Теплофизика. Т.2»
• Котляр Я. М., Совершенный В. Д., Стриженов Д. С. Методы и задачи тепломассообмена. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.
• Тепломассообмен, термохимическое и термоэрозионное разрушение тепловой защиты : [курс лекций] / Д. С. Михатулин, Ю. В. Полежаев, Д. Л. Ревизников. — Москва : Янус-К, 2011. — 516, [1] с., [20] л. ил. : ил.; 22 см; ISBN 978-5-8037-0522-2 (издано по гранту РФФИ).