23 Теплообмен излучением между телами в прозрачной среде

Рассмотрим теплообмен излучением между двумя параллельными пластинами из разнородных серых материалов.

П усть .Найдём количество теплоты , переданной от пластины 1 к пластине 2. Для этого определим теплоту, переданную пластиной 1 в результате одностороннего теплообмена. Пластина 1 излучает в направлении пластины 2 поток энергии . При попадании на пластину 2 доля потока поглащается ею, а доля отражается. Отражённый поток попав на пластину 1, поглощается ею в количестве Этот отражённый поток, попав на пластину 2 , вновь частично поглощается и частично отражается и так до бесконечности. Плотность теплового потока , перешедшего к пластине 2 и поглощенного ею в результате одностороннего теплообмена будет

В итоге взаимного теплообмена плотность теплового потока, переданного от пластины 1 к пластине 2 , будет

; учитывая, что и ;

Разделив знаменатель и числитель на получим

С введением величины и выражение можно записать:

Если рассматривать лучистый теплообмен на участке площадью в течении , то уравнение для количества теплоты (Дж) будет иметь вид

24 По принципу действия теплообменные аппараты делятся на:

- рекуперативные, теплоносители разделены стенкой, через которую осуществляется теплопередача;

- регенеративные, аппараты, у которых поверхность или насадка работают периодически: то нагревается, то охлаждается холодным теплоносителем;

- контактные (смесительные), теплоносители в процессе теплообмена контактируют между собой, перемешиваются.

С хемы движения теплоносителей:

- прямоточная

- противоточная

- перекрестная

- многократноперекрестная

25 Теплообменным аппаратом называют устройство, в котором тепло передается от одной среды (теплоносителя ) к другой. Среду с более высокой температурой называют горячим теплоносителем, а среду с меньшей температурой - холодным теплоносителем.

Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов базируется на двух уравнениях: уравнение теплопередачи и уравнение теплового балан­са. Согласно уравнению теплового баланса тепло, отдаваемое горячим теплоносителем, равно теплу, получаемому холодным теплоносителем (без учета потерь в окружающую среду).

где Q -тепловой поток, Вт ;

М - расход теплоносителя, кг/сек ;

Ср -средняя изобарная теплоемкость, Дж·/кг" К;

t' -температура на входе из теплообменника,°С

tґґ - температура на выходе из теплообменника, С;

Индекс 1 относится к горячему теплоносителю, индекс 2 - к холодному теплоносителю.

Тепло, передаваемое в теплообменнике, определяется уравнением теплопередачи

где к -коэффициент теплопередачи, Вт/м² К;

∆t_ср-- средний температурный напор, К (°С) ;

Р - поверхность теплообмена, м²

Средний температурный напор для прямотока к противото­ка вычисляется как средне логарифмический по выражению

где для прямотока ∆t1= t1` - t2` ;∆t2 = t1``- t2``;

для противотока ∆t1= t1` - t2`` ;∆t2 = t1``- t2`;

Для удобства вычислений формула (3) применяется в следу-

где ∆t_б и∆t_м соответственно больший и меньший из температурных напоров.

Коэффициент теплопередачи в случае плоской стенки равен

где α1 , α2-коэффициент теплоотдачи соответственно от теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю;

Р -толщина теплопередающей стенку;

λ- -коэффициент теплопроводности материала стенки;

В настоящей работе в качестве теплоносителей использую? воздух, для которого коэффициенты теплоотдачи невелики. Термичес­кое сопротивление в этом случае намного меньше по сравнению с сопротивлением теплоотдачи и игл можно пренебречь. Выражение (5) при этом упрощается

Коэффициент теплоотдачи при движении в каналах для воздуха, может быть определен по уравнению подобия

(7)

где - число Нуссельта - число Рейнольдса

- эквивалентный диаметр, м ;