- •Литература
- •Часть1. Основные положения и определения Основные определения
- •Температурное поле
- •Часть2. Теплопроводность Закон Фурье
- •Часть1. Теплообмен излучением Основные преставления о тепловом излучении Законы теплового излучения
- •Угловые коэффициенты
- •Типовая задача
- •Теплообмен между двумя элементарными площадками
- •Теплообмен между двумя плоскими стенками с диатермической средой
- •Теплообмен излучением между тремя плоскопараллельными поверхностями (терморадиационный экран)
- •Теплообмен излучением между двумя плоскими поверхностями бесконечной протяженности между которыми помещены несколько экранов
- •Случай в замкнутой полости
- •Часть 2. Теплообмен излучением в излучающе-поглощающей среде Особенности излучения и поглощения газов
- •Основной закон переноса лучистой энергии в излучающе-поглощающей среде
- •Собственное излучение газового объема
- •Теплообмен излучением
- •Часть 3. Конвективный теплообмен Естественная тепловая конвекция Общие сведения о естественной (свободной) конвекции
- •Физические свойства жидкости
- •Природа естественной конвекции
- •Определяющий размер и температура системы, в которой совершается теплообмен
- •Методы и критерии подобия
- •Естественная конвекция для вертикальных поверхностей
- •Естественная конвекция для горизонтальных поверхностей
- •Естественная конвекция для горизонтально расположенного цилиндра
- •Естественная конвекция на тонких нагретых проволоках
- •Естественная конвекция в узких щелях, плоских и кольцевых каналах
- •Естественная конвекция в узких щелях, плоских и кольцевых каналах
- •Сложный теплообмен
- •Примеры решения задач
- •Вынужденная тепловая конвекция Общие сведения
- •Теплообмен при движении жидкости вдоль пластины
- •Теплообмен при обтекании тел сложной формы
- •Теплообмен при обтекании цилиндра (трубы)
- •Гидродинамические особенности поперечного обтекания цилиндра
- •Теплообмен при обтекании пучков труб (цилиндров)
- •Теплоотдача при течении жидкости (газа) в трубах
- •Теплообмен при фазовых превращениях
Теплообмен между двумя элементарными площадками
Найдем энергию, падающую за одну секунду на вторую площадку из той энергии, которую излучает первая площадка:
Поток лучистой энергии от второй площадки к первой
Фактическое количество энергии переданное первым элементом второму найдется путем вычитания
Проинтегрировав последнее выражение, найдем:
Воспользовавшись формулой для углового коэффициента, преобразуем последнее выражение к виду:
,
где
Нами принималось. что излучение со стороны первой площадки обязательно попадает на какую-либо площадку второго тела. Поэтому последняя формула записывается в виде:
где S0 - расчетная площадь.
Энергия падающая на первую площадку со стороны второй за одну секунду равна
где
Теплообмен между двумя плоскими стенками с диатермической средой
Диатермической средой (например газы при не слишком больших температурах) называется среда слабо поглощающая тепловое излучение (коэффициент поглощения практически равен нулю).
Пусть имеются две параллельные поверхности с заданными температурами и поглощательными способностями. В данном случае наблюдается сложный процесс многократных постепенно затухающих поглощений и отражений луча. При этом часть энергии будет возвращена на первоисточник, тормозя процесс теплообмена. В соответствии с рисунком первая поверхность излучает E1 . Из этого количества вторая поверхность поглощает E1a2 и отражает в сторону поверхности F1
E1 = (1 - a2 )
Причем из этого количества первая поверхность поглощает
E1 (1 - а2) а1
и отражает
E1 (1- а2 ) (1- а1 )
Вторая поверхность вновь поглощает
E1 (1- а2 ) (1- а1 ) а2
и отражает
E1 (1- а2 )2 (1- а1 )
и т.д.
Чтобы найти энергию q12 , которую первая поверхность путем лучеиспускания передает второй, надо из первоначально испускаемой энергии вычесть то, что возвращается и снова поглощается, и ту энергию, которая поглощается от излучения второй поверхности. первое слагаемое получается путем суммирования выражений выше
где
Но так как p<1, то сумма бесконечно убывающей геометрической прогрессии в скобках будет равна
Следовательно, искомая сумма равна
Аналогично находится вторая сумма
Суммируя все три суммы, получим:
Учитывая, что
и
где C0 =5.668 Вт/(м2К4), найдем итоговою формулу:
, Вт/м2
где
приведенная степень черноты системы.
С учетом того, что , в иной форме можно записать
Теплообмен излучением между тремя плоскопараллельными поверхностями (терморадиационный экран)
Имеем лучистый теплообмен между двумя плоскопараллельными пластинами. Между ними расположена экранирующая пластина. Примем .
При отсутствии экрана
где
приведенный коэффициент лучеиспускания.
При наличии экрана количество тепла, передаваемое от первой поверхности к экрану
и от экрана к поверхности
.
При установившемся тепловом состоянии всей системы
Отсюда получаем уравнение
Выразим отсюда температуру экрана и получим
Это означает, что при наличии одного экрана количество передаваемого тепла уменьшается в 2 раза. При наличии n экранов - и (n+1) раз. Для большего эффекта используют экраны с малым значением коэффициента лучеиспускания.