Термическое сопротивление теплопередачи для плоской и цилиндрической стенки

51.Из чего складывается термическое сопротивление теплопередачи через многослойную стенку?

Отношение называется тепловой проводимостью стенки, а обратная величина тепловым или термическим сопротивлением стенки и обозначается .

Термическое сопротивление для цилиндрической стенки имеет вид

Причем при d₂/d₁=1 расчет должен проводится с высокой точностью, поскольку небольшая погрешность, допущения при определении отношения d₂/d₁=1,09 округлить до 1,1, погрешность вычисления логарифма.

Термическое сопротивление плоской стенки при теплопередачи

Линейное термическое сопротивление теплопередачи для цилиндрической стенки

52. От каких критериев зависит безразмерный коэффициент теплопередачи при вынужденной и естественной конвекции?

Коэффициент теплоотдачи зависит от физических свойств жидкости и характера ее движения. Различают естественное и вынужденное движение (конвекцию) жидкости. Вынужденное движение создается внешним источником (насосом, вентилятором, ветром). Естественная конвекция возникает за счет теплового расширения жидкости, нагретой около теплоотдающей поверхности в самом процессе теплообмена.

Свободная (естественная) конвекция называется конвекция обусловленная разностью температур нагретых и холодных частей жидкости находящихся в поле сил тяжести

53.Как расчесать тепловой поток излучением между двумя бесконечно плоскими стенками? Между телами произвольной формы?

Рассмотрим два тела с плоскопараллельными поверхностями (рис.). Для тела I известно: Е₁ А₁, Т₁, а для тела II соответственно Е₂,

А₂, Т₂. Для определенности считаем, что Т₁ > Т₂. Требуется найти результирующий тепловой поток с первого тела на второе .Согласно определению q_1-2 =E _эф1 -Е_эф2 .Так как все лучи со второго тела обязательно достигнут первого, то Е_пад2 = Е_эф2, поэтому

На основании уравнения

Тогда уравнение можно переписать:

При стационарном режиме q_1-2 =q_2-1 Учитывая это соотношение, из уравнения можно получить:

Согласно законам Стефана-Больцмана и Кирхгофа

Поэтому окончательно

где

Для снижения теплового потока излучением применяют экраны. Пусть между телами I и II установлен плоский экран со степенью черноты температуру которого обозначим Т_э (рис.). Если , то для тел I-Э, как системы с плоско параллельными плоскостями, на основании уравнения

Аналогично для тел Э-II можно записать

В обеих формулах

Следовательно,

При установившемся режиме

где q_(1-2)э-результирующий тепловой поток при наличии экрана. Тогда, приравнивая правые части уравнения, можно найти температуру экрана:

Подставляя выражение, например, в уравнение и учитывая равенство, получаем:

Если , то из сравнения уравнений можно установить, что , т.е в этих условиях при наличии одного экрана тепловой поток уменьшается в 2 раза.

54.Как расчесать коэффициент теплопередачи излучением между объемом излучающего газа (пылевзвеси) и окружающими его стенками (топочными экранами)?

Газы излучают или поглощают энергию всем своим объемом. Поэтому поглощательная способность газов зависит от плотности и толщины газового слоя: чем больше плотность и толщина слоя газа, тем больше его поглощательная способность.

Одно- и двухатомные газы практически не излучают и не поглощают энергию, т.е. они прозрачны для теплового излучения, для них D=1. Излучают и поглощают тепловую энергию только трех- и более атомные га­ы. Среди них наибольшее практическое значение имеют водяные пары (Н₂О) и углекислый газ (СО₂). Эти газы чаще других встречаются в практике и являются одними из основных компонентов дымовых газов.

Излучение (поглощение) газов носит избирательный характер. Они излучают (поглощают) энергию только определенных длин волн. Исследования показали, что полосы поглощения газов СО₂ и Н₂О частично совпадают. Для водяных паров полосы поглощения шире, чем для СО2, т.е. поглощательная способность и степень черноты Н2О выше, чем С02.

Опытным путем найдены соотношения для расчета излучательной способности СО₂ и Н₂О:

где Р - парциальное давление газа в смеси, l - толщина слоя газа.

Из формул следует, что излучательная способность газов является функцией Рl и Т: Е=f₁ (Рl,Т);А=f₂ (Рl,Т); =f₃(Рl,Т). Эти зависимости приводятся в виде номограмм..

Из E_H2O видно, что для Н₂О влияние Р несколько сильнее, чем l. Поэтому найденное по номограмме необходимо умножить на поправочный множитель , который определяется по рис.

Степень черноты смеси газов определится

где - возникает потому, что часть полос излучения этих газов совпадает. Эта поправка незначительная и составляет не более 2-4%.

Теплообмен_ между газовой средой и поверхностью. В задачах, встречающихся на практике, газ окружен поверхностью, которая излучает и поглощает энергию. Теплоту, которая передается газом, содержащим СО2 и Н₂О, поверхности, можно определить по эмпирической формуле

где - эффективная степень черноты поверхности. Наличие излучающего газа повышает эффективную степень черноты поверхности стенки по сравнению с ее степенью черноты при излучении через прозрачную среду ;А_г - поглощательная способность газа при температуре стенки; определяется по формуле

где

В этих формулах значение находятся из номмограм по температуре стенки. Выражение справедливо, когда длина пути луча в любом направлении одна и та же. Так как в задачах, встречающихся на практике, это далеко не всегда выполняется, то длина пути луча определяется из соотношения

где V - объем газового слоя,F - площадь поверхности стенки. Если теплообмен идет между газовой средой и пучком труб, то длина хода луча определяется по следующим формулам:

если

если

S₁ и S₂-соответственно продольный и поперечный шаги пучка; d-наружный диаметр трубы.

Дата добавления: 2015-04-24