Основные понятия и расчетные формулы

ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ МЕЖДУ ТЕЛАМИ,

Лекция №21

Пленочное кипение в большом объеме

Лекция № 20

Коэффициент теплоотдачи определяется из формулы

, (208) где ; ;

, .

Значения С и nопределяются следующим образом:

для вертикальной поверхности

; n=1/3; определяющая температура ;

для горизонтальной плоской поверхности

С=0,672, n=0,25, если , и

С = 0,012, n=0,5, если ;

определяющая температура ;

Для боковой поверхности горизонтальной круглой трубы с наруж­ным диаметром d

; n=0,25;

определяющая температура .

РАЗДЕЛЕННЫМИ ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДОЙ

Теплообмен излучением — передача теплоты, связанная с превращением внутренней энергии тела в энергию электромагнитных волн (или фотонов) и последующим превращением последней во внутреннюю энергию других тел.

В инженерных расчетах теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной (диатермичной) средой, проводится в пред­положении о том, что излучающие поверхности — серые и их излуче­ние — диффузное с постоянной плотностью на изотермических участках поверхности.

Серым телом называется тело, имеющее непрерывный спектр излу­чения, полностью подобный спектру абсолютно черного тела при той же температуре, его спектральный коэффициент теплового излучения постоянен во всем диапазоне длин волн от нуля до бесконечности и не зависит от температуры. Диффузное излучение характеризуется интенсивностью, не зависящей от направления.

При расчетах теплового излучения серых тел применяется понятие эффективного излучения, оно представляет собой совокупность соб­ственного Е излучения тела и отраженного излучения.

Поверхностная плотность потока собственного излучения тела, Вт/м², имеющего абсолютную температуру Т, К,

; (209) здесь — интегральный коэффициент теплового излучения — отношение плотностей потока излучения Е реального тела и абсолютно черного тела E₀ или отношение коэффициентов лучеиспускания реального тела с и абсолютно черного тела . Тогда для реального тела

. (210)

Значение с изменяется от 0 до 5,67, а изменяется от 0 до 1. Прене­брегая зависимостью от температуры, можно выбирать значения из табл. 16 приложения.

Тепловой поток излучения , Вт, между двумя телами, имеющими температуры и , определяется в общем виде по фор­муле

, (211) где — приведенный коэффициент теплового излучения системы двух тел; — приведенный коэффициент лучеиспускания системы двух тел; — площадь поверхности тела с температурой ; - средний угловой коэффициент лучеиспускания тела с температурой .

Средний угловой коэффициент лучеиспускания (коэффициент облученности) есть безразмерное число, меньшее единицы, которое показывает, какая доля от всего теплового потока излучаемого одним телом со всей своей поверхности во все стороны пространства, достигает поверхности другого тела, т. е. , где — поток от первого тела, достигший поверхности второго тела. Излучаемые потоки предполагаются диффузными, и значения потоков не меняются по соответствующим поверхностям.

Свойство взаимности угловых коэффициентов:

, (212) где , —средние угловые коэффициенты излучения первого и второго тел; , — площади поверхности первого и второго тел.

Угловые коэффициенты излучения определяются в зависимости от геометрических параметров и способа размещения двух тел в пространстве:

1) два параллельных диска с центрами на общей нормали и оди. наковыми диаметрами d(рис. 15):

, (213)

где h— расстояние между дисками;

2) два параллельных диска с центрами на общей нормали, но разными диаметрами, :

;

; (214)

3) две параллельные пластины одинаковой ширины (рис. 10.2):

, (215) где h— расстояние между поверхностями пластин;

4) стенка с расположенным на ней рядом труб с наружным диа­метром dи шагом s (рис. 10.3):

; (216) — условие взаимности угловых коэффициентов лучеиспускания за 1 м длины трубы.

Приведенный коэффициент теплового излучения системы двух тел определяется с помощью коэффициента теплового изучения первого и второго тел, расположенных следующими способами:

1) два тела, произвольно расположенных в пространстве (общий

случай:

; (217)

2) два тела с параллельными поверхностями больших размеров, угловые коэффициенты , и формула (217) принимает вид

; (218)

3) тело с площадью поверхности находится внутри другого те­ла с площадью поверхности . Угловые коэффициенты , . С учетом (212) формула (217) принимает вид

. (219)

При имеем тогда ;

4) при наличии n плоских экранов, расположенных между двумя телами с параллельными поверхностями больших размеров,

, (220)

где — коэффициент теплового излучения 1-го экрана;

5) при наличии n цилиндрических экранов, расположенных между телом и внешней оболочкой,

, (221) где , , — коэффициенты теплового излучения соответственно тела, внешней оболочки и i-го экрана; , , — площади поверхностей соответственно тела, внешней оболочки и i-го экрана.

Закон Вина:

, (222) где Т — температура тела, К; — длина волны, соответствующая максимуму спектральной интенсивности излучения, м.

Закон Кирхгофа:

, (223)

где E, — плотности потоков собственного излучения реального и абсолютно черного тел в условиях теплового равновесия; А — коэффициент поглощения реального тела.

Для серого тела в условиях теплового равновесия интегральные характеристики .

Эффективное и результирующее излучения тела определяются соотношениями

; (224)

, (225) где Е — собственное излучение тела; R, А — коэффициенты отражения и поглощения тела; — плотность падающего извне теплового излучения на тело.

Лучисто-конвективный теплообмен между двумя телами с температурами и :

1) тепловой поток , Вт, и его плотность ,Вт/м²,

; (226)

, (227) или

, (228)

где — коэффициент конвективной теплоотдачи, определенный без учета влияния лучистого теплообмена (рассчитывается по формулам для свободного или вынужденного движения среды); — коэффи­циент лучисто-конвективной теплоотдачи ;

2) условный коэффициент теплоотдачи излучением, ,

. (229)

Дата добавления: 2014-11-08