478

Задача 2.3-5. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток от вертикальной трубы с θ = 120 °C к воздуху при t = 20 °C, если высота трубы H = 2 м, 4 м, 5 м, 6 м, а dН = 120 мм. Построить график α = f(H).

Задача 2.3-6. В помещении имеются четыре вертикальных паропровода одинаковой длины l = 4 м, имеющие одинаковую температуру наружной поверхности θ = 110 °C с наружными диаметрами соответственно равными 50 мм, 100 мм, 150 мм и 200 мм. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток от каждого паропровода к окружающему воздуху, имеющего температуру 10 °C и построить график зависимости теплового потока от диаметра, если взаимное тепловое влияние трубопроводов исключено.

Задача 2.3-7. Определить потери тепла с 1 м2 вертикальной стенки высотой H = 5 м с температурой θ = 90 °C к окружающему воздуху в летнее и зимнее время, если температура воздуха в летнее время соответственно равна t = 10 °C, 20 °C, 30 °C, а в зимнее t = 0 °C, – 10 °C, – 20 °C. Построить график α = f(t).

Задача 2.3-8. Нагреватель представляет собой горизонтальную цилиндрическую трубку с наружным диаметром dН = 20 мм и θ = 90 °C. Определить коэффициенты теплоотдачи, если этот нагреватель используется для поддержания постоянной температуры t = 40 °C воздуха, воды и масла МК путём естественной конвекции.

Задача 2.3-9. Определить потери тепла путём конвекции через вертикальную воздушную прослойку толщиной 30 мм, если температуры стенок равны θ1 = 200 °C и θ2 = 40 °C. Как изменится тепловой поток, если прослойка будет заполнена маслом МК?

Задача 2.3-10. Вертикальная труба диаметром dН = 20 мм, высотой 1 м, имеющая температуру θ = 20 °C, полностью опущена в воду с температурой 90 °C. Как изменится коэффициент теплоотдачи в условиях охлаждения, если температура воды равна t = 20 °C, а температура трубки θ = 90 °C?

Задача 2.3-11. Исследование тепловых потерь горизонтального паропровода в зависимости от температуры его наружной поверхности в условиях естественной конвекции дало следующие результаты:

	α, Вт/(м2×К)	11,5	12,3	12,9	13,3	13,8
	θ, К	483	523	563	603	643

Найти обобщённую критериальную зависимость для теплоотдачи, если диаметр паропровода dН = 30 мм, а температура окружающего воздуха вдали от паропровода t = 303 К.

Пример 2.3-1. Определить потери тепла путём конвекции вертикальным паропроводом диаметром d = 100 мм и высотой H = 4 м, если темпера-

тура поверхности θ = 170 °C, а температура воздуха вдали от него t = 30 °C.

Решение. При t = 30 °C: λ = 0,0267 Вт/(м×К), ν = 1,6 × 10–5 м2/с, Prt = = 0,70. Prθ = 0,70.

	gH3Δtβ		9,80665 43 170 30 1		12
Gr					1,132 10 .
	ν2		1,6 10 5 2	273,15 30

GrPr 1,132 1012 0,70 7,924 1011.

- 21 -

www.mitht.ru/e-library

							Prt				0,25				0,33			0,25
																	0,70
	Nu 0,15		GrPr		0,33						0,15	7,924 1011							1267.
							Pr										0,70
								θ
			α			Nuλ				1267 0,0267			8,46 Вт/		м2×К .
											4
	Потери тепла:					H
	Q α θ t F α θ t πdH 8,46 170 30 3,14 0,1 4 1488																		Вт 1,5_кВт.

Глава 3. Конвективный теплообмен при изменении агрегатного состояния теплоносителя.

При изменении агрегатного состояния теплоносителя (жидкость → пар или пар → жидкость) гидродинамика пограничного слоя значительно сложнее и отличается от рассмотренных выше видов конвективного тепло-

обмена, что в конечном итоге определяет перенос теплоты.

3.1. Теплоотдача при кипении жидкости.

Краткая теоретическая часть.

Кипением называется процесс образования пара из жидкости на поверхности, когда температура её оказывается выше температуры насыщения (кипения) t > tН при данном давлении, при условии θ > t.

В зависимости от плотности теплового потока q, подводимого к жидкости через поверхность нагрева, изменяется разность температур между ними (Δt = Vаr) и на поверхности нагрева возникают либо отдельные пузырьки пара либо образуется сплошной слой пара. Первый процесс называется пу-

зырьковым кипением, второй – плёночным.

Зарождение пузырьков пара на поверхности, их рост и движение после отрыва является сложным физическим процессом, зависящим от многих факторов (физические свойства жидкости, состояние поверхности и пр.) и вызывающим интенсивную циркуляцию и перемешивание жидкости как в пограничном слое, так и в объёме жидкости, вследствие чего резко возрастает теплоперенос.

Тепловой поток при увеличении температурного напора растёт не беспредельно. При некотором значении Δt он достигает максимума и носит название критического – qКР, после чего с возрастанием Δt он уменьшается, а пузырьковый режим переходит в плёночный (при этом интенсивность теплообмена падает).

Для расчёта коэффициента теплоотдачи при кипении предложен ряд формул, которые в большинстве своём носят эмпирический харак-

тер. При развитом кипении связь между α и q обычно представляют в виде степенной зависимости вида:

α Bqn,

(3.1)

где B отражает свойства кипящей жидкости; n – показатель степени, (n ≈ 0,7). Выражая α=f(Δt) путём несложных преобразований получаем формулу,

позволяющую рассчитывать коэффициент теплоотдачи не только кипящей воды, но и при кипении органических и неорганических жидкостей:[1]

α B0b 3,33 θ tН 2,33 ,

(3.2)

- 22 -

www.mitht.ru/e-library

где B0b – коэффициент, отражающий физические свойства воды; φ – относительный коэффициент теплоотдачи. Здесь и далее подстрочный индекс «b» относится к воде.

При кипении воды в трубах теплообменных аппаратов для расчёта

B0b используется формула:

B 46P0,57	,	(3.3)
0b

где P – давление, бар.

При кипении воды в большом объёме формула для расчёта B0b имеет

вид:

B 40P0,57.	(3.4)
0b

Для расчёта относительного коэффициента теплоотдачи φ исполь-

зуются формулы:

для индивидуальных веществ:

		Mbρ	0,47		μb	0,06
						.	(3.5)
	Mρb			μ

для водных растворов неорганических веществ:

		M	b	ν		b	0,23		P	0,3
										.	(3.6)
		M			ν				P
									S

где M – молярная масса, ρ – плотность жидкости, μ и ν – её динамическая и кинематическая вязкости, P – рабочее давление, PS – давление паров воды при температуре кипения раствора.

В формулах для расчёта φ физические свойства воды и кипящих жидкостей берутся при их температуре кипения при атмосферном давлении.

Задачи для самостоятельной работы.

Задача 3.1-1. Определить средний коэффициент теплоотдачи α при пузырьковом кипении воды в большом объёме, если давление воды в системе

равно P = 5 × 105 Па, а плотность теплового потока на греющей поверхности q = 105 Вт/м2.

Задача 3.1-2. Определить максимальную плотность теплового потока при условии задачи 3.1-1, при которой сохраняется режим пузырькового кипения.

Задача 3.1-3. Как выгоднее расположить (вертикально или горизонтально) трубку с наружным диаметром dН = 20 мм с температурой поверхности θ = 550 °C, чтобы она лучше охлаждалась, если она охлаждается водой, кипящей в большом объёме под давлением P = 4,76 × 105 Па в плёночном режиме.

Задача 3.1-4. Сравнить коэффициент теплоотдачи при кипении в большом объёме воды и ацетона (в пузырьковом режиме), если тепловая нагрузка поверхности равна 2,32 × 105 Вт/м2, а давление жидкости в обоих случаях P = = 1 МПа.

Задача 3.1-5. Определить коэффициент теплоотдачи при кипении бензола при давлении P = 1,8 ата в вертикальном теплообменнике, диаметр трубок которого 25/21 за счёт конденсации водяного пара давлением PП = 2 ата.

Задача 3.1-6. Определить коэффициент теплоотдачи при кипении 10ти- процентного водного раствора хлорида кальция при давлении P = 1,2 бар в трубках выпарного аппарата диаметром 25/21 за счёт конденсации водяного пара давлением PП = 3 ата.

- 23 -

www.mitht.ru/e-library

Пример 3.1-1.Рассчитать коэффициент теплоотдачи α при кипении толуола (при атмосферном давлении) в вертикальных трубках кипятильника за счёт конденсации пара давлением PП = 2,5 ата.

Решение. Справочные данные для толуола: PТ = 1 ата, tТ = 110,6 °C, ρТ = = 770 кг/м3, μТ = 2,6 × 10–4 Па×с, MТ = 9,2 × 10–2 кг/моль.

Справочные данные для воды: Pb = 2,5 ата, tb = 126,8 °C, ρb = 950 кг/м3, μb = 3,2 × 10–4 Па×с, Mb = 1,8 × 10–2 кг/моль.

Рассчитаем коэффициент, отражающий физические свойства воды: B0b = 46P0,57 = 46 × 10,57 = 46.

Рассчитаем относительный коэффициент теплоотдачи:

MbρТ 0,47

MТρb

μ		b	0,06

μТ

	1,8 10 2 770 0,47				3,2		10 4	0,06	0,426.
		9,2 10 2	950			2,6	10 4

Принимаем θ = tb = 126,8 °C, t = tS = 110,6 °C.

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи:

αКП = B0bφ3,33(θ – t)2,33 = 46 × 0,4263,33 × (126,8 – 110,6)2,33 =1765 Вт/(м2×К).

3.2. Теплоотдача при конденсации пара.

Под конденсацией понимается теплоперенос от пара с температурой T к поверхности с температурой θ при соотношении Δt = T – θ и образовании конденсата, оседающего на поверхности в виде капель или плёнки. При этом различают два вида конденсации: капельную и плёночную. Первая возможна вначале процесса (при нестационарном режиме), вторая – при стационарном. Они различаются интенсивностью теплообмена.

На практике в основном наблюдается плёночная конденсация, когда отдельные капли образуют сплошную плёнку конденсата переменной тол-

щины, стекающей вниз по поверхности под действием силы тяжести и препятствующей этой силе – силе трения. Нуссельтом, на основании этого предположения с учётом того, что теплоперенос через плёнку конденсата осуществляется теплопроводностью, при определённых допущениях была получена формула для определения коэффициента теплоотдачи α для вер-

тикальной поверхности в виде:

	αВЕРТ 0,9434	λ3ρ2rg	.	(3.7)
		μ T θ l

где: свойства конденсата (λ, ρ, μ) определяются при T; r – скрытая теплота парообразования; l – определяющая геометрический размер (здесь l – высота: l = H).

Для горизонтальных труб зависимость (3.7) имеет схожий вид:

αГОР 0,724	λ3ρ2rg	.	(3.8)
	μ T θ l

Для практических расчётов α величина A, как комплекс теплофи-

зических величин представлена в виде:

	A C4	λ3ρ2rg	(3.9)
		μl

и табулирована.[4,5] Формулы (3.7) и (3.8) выведены для чистого пара без примесей некон-

денсирующихся газов, отсутствия волнового движения в плёнке конденсата и для одиночной трубы. При конденсации пара на пучках труб, расположен-

- 24 -

www.mitht.ru/e-library

ных горизонтально в шахматном или коридорном порядке интенсивность теплообмена по глубине пучка падает, что необходимо учитывать:

α

ГОР αlεn,

(3.10)

где εn – коэффициент рядности (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1.

Зависимости коэффициента рядности от числа рядов.

Задачи для самостоятельной работы.

Задача 3.2-1. На горизонтальной трубе диаметром d = 20 мм и длиной 1 м происходит плёночная конденсация насыщенного водяного пара при давлении PS = 1,9 МПа, температура поверхности трубы t0 = 190 °C. Как изменится отводимый тепловой поток, если трубу расположить вертикально, а все остальные условия оставить без изменений?

Задача 3.2-2. Определить критическую высоту трубы hКР при которой будет происходить переход ламинарного течения плёнки конденсата в турбулентное, если труба расположена вертикально, наружная поверхность её имеет температуру tθ = 170 °C, конденсируется сухой насыщенный пар при давлении P = 1 МПа.

Задача 3.2-3. Определить, до какого значения температурного напора в условиях задачи 3.2-2 ламинарное течение плёнки конденсата сохранится на длине 2 м?

Задача 3.2-4. Сухой насыщенный водяной пар при температуре 100 °C конденсируется на вертикальной трубе H = 1 м, dН = 20 мм, температура наружной поверхности трубы tС = 95 °C. Построить график зависимости местного коэффициента теплоотдачи от толщины плёнки конденсата, пользуясь формулой (3.7). Для расчёта взять точки x = 1 м; 0,8 м; 0,6 м; 0,4 м; 0,2 м.

Задача 3.2-5. Построить график зависимости местного коэффициента теплоотдачи от температурного напора при конденсации сухого насыщенного пара на поверхности вертикальной трубы высотой H = 1 м, если давление пара P = 2 × 105 Па, а температура наружной поверхности трубы принимает значения 119 °C, 115 °C, 110 °C, 105 °C и 106 °C. Расчёт произвести для середины трубы. Определить также средний коэффициент теплоотдачи.

Задача 3.2-6. В конденсатор, выполненный в виде горизонтального 10ти-рядного коридорного пучка труб с диаметром d = 20 мм и θ = 95 °C, поступает сухой насыщенный водяной пар при давлении P = 1,01 × 106 Па. Определить средний коэффициент теплоотдачи, считая первым верхний ряд труб и сравнить его со средним коэффициентом теплоотдачи 10ти-рядного

- 25 -

www.mitht.ru/e-library

шахматного пучка. Поправочный коэффициент εn найти по графику (см. рис. 3.1).

Задача 3.2-7. В горизонтальном конденсаторе с трубками диаметром равным d = 25/21 на их наружной поверхности конденсируется пар бензина при P = 1,8 бар. Температура поверхности трубок θ = 70 °C, их расположение коридорное, n = 5 рядов. Определить средний коэффициент теплоотдачи.

Пример 3.2-1. Определить коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара атмосферного давления (P = 1 бар) на поверхности горизонтальной трубы d = 16 мм, если температура её поверхности θ = 80 °C.

Решение.

Запишем справочные данные: при P = 1 бар: ρ = 958,4 кг/м3, t = 100 °C, λ = 0,684 Вт/(м×К), μ = 2,825 × 10–4 Па×с, r = 2256,8 кДж/кг.

Рассчитаем величину AS:

A	S	4		λ3ρ2rg		4		0,6843 958,42 2256,8 103 9,80665					12319.
					μ
										2,825 10 4
Определим коэффициент теплоотдачи:
αS 0,72					AS		0,72		12319		11793		Вт/ м2×К .
			4 T θ d						4 100 80 1,6 10 2

Глава 4. Лучистый теплообмен.

В то время как теплопроводность и конвективный теплообмен могут осуществляться лишь в материальной среде, перенос тепла излучением может происходить даже в абсолютном вакууме. При лучистом теплообмене энергия переносится в виде электромагнитных волн, которые распространяются со скоростью света. Носителями лучистой энергии являются электромагнитные колебания (фотоны, являющиеся электромагнитными волнами и проявляющие корпускулярно-волновой дуализм). Ярким примером лучистого теплообмена является передача Солнцем энергии Земле.

При нагревании чёрного тела до температуры T поверхностью тела испускаются фотоны (электромагнитное излучение). Фотоны имеют определённое распределение энергии, зависящее от температуры поверхности T. Изменение монохроматической плотности потока излучения чёрного тела в зависимости от температуры и длины волны, выражается законом Планка:

	Eλ T		C1	,	(4.1)
		λ5	eС2 λT 1

где Eλ(T) – плотность потока монохроматического излучения чёрного тела при температуре T, С1 – первая постоянная излучения (3,7418 × 10–16 Вт×м2), C2 – вторая постоянная излучения (1,4388 × 10–2 м×К)

Длина волны, при которой плотность потока излучения чёрного тела достигает максимального значения для данной температуры, может быть определена из закона Планка посредством выполнения условия максимума. Ре-

зультат этой операции даёт закон смещения Вина:

λМАКСT = 2,898 × 10–3 м×К, (4.2)

где λМАКС – длина волны, при которой достигается масимум монохроматической плотности потока излучения чёрного тела с температурой T.

Максимальное значение плотности потока монохроматического излучения чёрного тела можно получить подстановкой формулы (4.2) в формулу

(4.1):

- 26 -

www.mitht.ru/e-library

EλМАКС T 1,287 10 5T5.

(4.3)

Общее количество энергии излучения, покидающего поверхность с абсолютной температурой T, на единицу площади для всех длин волн называется плотностью потока интегрального излучения. Если поверхность – чёрное тело, плотность потока интегрального излучения описывается интегралом от распределения Планка по всем длинам волн. После такого интегрирования получаем выражение:

E(T) = σT4,

(4.4)

которое известно как закон Стефана-Больцмана. Символ σ – постоянная Сте- фана-Больцмана – величина, которая равна σ = 5,67 × 10–8 Вт/(м2×К4).

Количество энергии, переносимое от поверхности в виде теплового излучения, зависит от абсолютной температуры и свойств поверхности. Количество энергии, падающее на тело Q0, частично поглощается им QA, частично

отражается QR, а часть проходит сквозь него QD:	(4.5)
Q0 = QA + QR + QD
Разделим обе части уравнения (4.5) на количество падающей на тело
энергии Q0. В таком случае будем иметь:	(4.6)
1 = A + R + D.
Тела, обладающие разной температурой, обмениваются лучистой энер-
гией, одновременно излучая E1 и поглощая её A1E2. Собственное излучение
тела в сумме с отражённым называется эффективным излучением тела:
EЭФФ = E1 + (1 – A)E2.	(4.7)
Результирующее излучение EРЕЗ есть разность между собственным из-
лучением тела E1 и частью поглощённой внешней энергии A1E2:	(4.8)
EРЕЗ = E1 – A1E2.

Лучистый теплообмен описывается законами: Планка, СтефанаБольцмана, Вина, Кирхгофа и Ламберта, на основании которых устанав-

ливаются закономерности теплообмена между телами.

Лучистый теплообмен между телами, расположенными парал-

лельно друг другу, рассчитывается по формуле:

		T	4			T	4
		1				2			(4.9)
Q εПРC0	100				100			F,

где εПР – приведённая степень черноты, C0 – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела (C0 = 5,67 Вт/(м2×К4)), T1 и T2 – температуры тел, К.

Приведённая степень черноты рассчитывается по формуле:

εПР			1				.	(4.10)
	1		1
						1
	ε			ε	2
1

Лучистый теплообмен между телами, когда одно тело (обязательно должно быть выпуклым) расположено внутри другого рассчитывается по формуле (4.9), но:

εПР				1					,	(4.11)
	1		F 1
			1					1
	ε		F			ε
							2
	1		2

где F1 – площадь меньшего тела.

Для снижения интенсивности лучистого теплопереноса между телами используются экраны, располагаемые между ними. Эффективность зависит как от количества экранов, так и от их степени черноты. При одинако-

- 27 -

www.mitht.ru/e-library

вой степени черноты тел, расположенных параллельно, и экранов, помещённых между ними, лучистый теплообмен рассчитывается по формуле:

	Q	N		Q		,	(4.12)
				N 1

где Q – количество теплоты без экранов, N – число экранов.

Излучение газов имеет ряд особенностей в отличие от твёрдых тел: излучают только двух и более атомные газы. Они излучают всем объёмом, при этом излучают и поглощают энергию избирательно в определённых длинах волн. Теплообмен излучением между газом и оболочкой может быть рассчитан по формуле:

T

4

T

4

q

ГТ

ε ε

Г

С

Г

Т

,

(4.13)

100

100

T

0

где ε'T – степень черноты тела, εГ – степень черноты газов, которые опреде-

ляются графически по [5].

Степень черноты тела рассчитывается по формуле:

ε'T = 0,5 × (εT + 1).

(4.14)

Задачи для самостоятельной работы.

Задача 4-1. Вычислить потери тепла в окружающую среду путём теплового излучения с 1 м2 топочной камеры парового котла, если обмуровка из огнеупорного кирпича и внешняя стальная обшивка выполнены с зазором, который можно считать малым по сравнению с размером топки. Температура внешней поверхности обмуровки равна θ1 = 127 °C, температура обшивки равна θ2 = 50 °C, степень черноты огнеупора ε1 = 0,8, и обшивки ε2 = 0,6. Стенки топки плоские.

Задача 4-2. Абсолютно чёрное тело с площадью поверхности 0,1 м2 излучает в холодную окружающую среду. Найти радиационный тепловой поток от тела при температуре 27 °C, 527 °C и 1027 °C.

Задача 4-3. Как изменятся тепловые потери q в окружающую среду, если между обмуровкой и обшивкой топки в задаче 4-1 поставить стальной экран со степенью черноты ε2 = 0,6?

Задача 4-4. Степень черноты серого тела с площадью поверхности 5 м2 равна 0,3. Найти радиационный тепловой поток при температуре 1000 К.

Задача 4-5. Рассчитать радиационный тепловой поток, испускаемый в пространство верхней поверхностью горизонтальной квадратной плоской пластины размером 2×2 м с температурой 500 К и степенью черноты 0,6.

Задача 4-6. По коллектору, длина которого L = 10 м, а ширина и высота b = h = 1,5 м, проложен трубопровод, наружный диаметр которого 400 мм. Температура стен канала θ2 = 17 °C, температура стенки трубы θ1 = 227 °C, коэффициент излучения материала трубы C1 = 4 Вт/(м2×К4), и стенок коллектора C2 = 3 Вт/(м2×К4). Определить лучистый тепловой поток с 1 м2 трубы.

Задача 4-7. Цилиндрический сосуд с двойными стенками для хранения сжиженных газов выполнении из материала с коэффициентом поглощения равным A = 0,03. Поверхность внутреннего и внешнего цилиндров соответственно равны F1 = 0,2 м2 и F2 = 0,3 м2. Определить лучистый тепловой поток, проникающий в сосуд, если поверхности стенок, обращённые внутрь зазора, имеют температуру θ1 = – 183 °C, θ2 = 27 °C, а зазор вакуумирован.

Задача 4-8. Серое тело с площадью поверхности 1 м2 и степенью черноты 0,5 имеющее температуру 700 °C, находится в большой чёрной камере с температурой 100 °C. Найти результирующий радиационный тепловой поток между серым телом и камерой.

- 28 -

www.mitht.ru/e-library

Задача 4-9. Определить степень черноты газовой смеси, находящейся в сферическом сосуде диаметром d = 1 м. Состав смеси (по объёму): 60 % CO2 и 40 % паров воды. Температура газов t = 300 °C, давление P = 105 Па.

Задача 4-10. В трубах воздухонагревателя парового котла протекают дымовые газы следующего состава: 76 % N2, 13 % CO2 и 11 % паров воды. Их парциальные давления соответственно равны: P(N2) = 0,13 бар, P(CO2) = = 0,11 бар, P(H2O) = 0,76 бар. Средняя температура газов tГ = 300 °C, внут-

ренний диаметр труб dВНУТР = 50 мм, длина много больше диаметра. Определить собственное излучение газов.

Пример 4-1. Определить потери тепла путём излучения с поверхности стальной трубы диаметром d = 70 мм и длиной l = 3 м при θ1 = 227 °C, если эта труба находится: 1. в большом кирпичном помещении, температура стенок которого θ2 = 27 °C; 2. в кирпичном канале со стороной a: 0,3 м × 0,3 м

при θ2 = 27 °C.

Решение.

1. F1 << F2. ε1 = ε2. ε1 = 0,79.

Определим потери тепла:

									T					4						T					4																			T				4				T					4
Q			ε	ПР	C			1														2					F ε			ПР				C										1											2			πdl 0,79 5,67
							100												100																							100											100
	1-2					0																															0
		227 273,15									4								27 273,15													4
																																				3,14 0,07 3 1609																									Вт 1,61_кВт.
				100																			100
		2. Приведённая степень черноты равна:
				εПР											1																						1																				1
									1					F 1														1					πdl 1																			1				πd 1
														1								1																							1																1
																			ε									ε																															ε
									ε F												2												4al ε										2									ε 4a								2
							1							2													1		1																								1
																																																			0,78.
																			1							3,14 0,07																1
																																															1
															0,79												4 0,3												0,93
		Откуда потери тепла равны:
									T					4						T					4																			T				4				T					4
Q			ε	ПР	C			1														2					F ε			ПР				C										1											2			πdl 0,78 5,67
							100												100																							100											100
	1-2					0																															0
		227 273,15									4								27 273,15													4
																																				3,14 0,07 3 1589																									Вт 1,59_кВт.
				100																			100

На единицу длины:

ql Ql1-2 15893 530 Вт/п.м.

Пример 4-2. В предположении, что Солнце (T = 5800 К) и лампа накаливания (T = 2800 К) являются чёрными телами, рассчитать для обоих этих источников излучения следующие параметры: 1. плотность потока интегрального излучения; 2. максимум плотности потока монохроматического излучения; 3. длину волны, на которой имеет место максимум плотности потока излучения.

Решение.

1.Плотность потока интегрального излучения:

-29 -

www.mitht.ru/e-library

EСОЛН T σTСОЛН4 5,67 10 8 58004 6,42 107 _Вт/м2.

EЛМП T σTЛМП4 5,67 10 8 28004 3,49 106 _Вт/м2.

2. Максимум плотности потока монохроматического излучения:

EМАКСλ СОЛН T 1,287 10 5TСОЛН5 1,287 10 5 58005 8,45 1013_Вт/м3.

EМАКСλ ЛМП T 1,287 10 5TЛМП5 1,287 10 5 28005 2,21 1012_Вт/м3.

3. Длина волны, на которой имеет место максимум плотности потока излучения:

λ	МАКС		2,898 10 3				2,898 10 3		5,00 10		7		_м.
	СОЛН			TСОЛН			5800
	МАКС			2,898 10 3				2,898 10 3		6
λЛМП									1,04 10			_м.
				TЛМП			2800

Глава 5. Теплопередача и сложный теплообмен.

Процесс переноса тепловой энергии от одного рабочего тела 1 к другому 2 через разделяющую их твёрдую стенку при наличии между ними разности температур t1 > t2 представлен ниже и называется теплопередачей.

q				(t )		t1 1 q								1
		1
				1	1								1
						1		2				q
q			( 1 2)					t			q					1
							2			2
												2
						_________________________
q 2( 2 t2)						t1 t2 q(			1									1				)
									1
													2

(см. ниже(5.1))

Рис. 5.1.

Перенос тепловой энергии.

Рабочие тела 1 и 2 могут не изменять своего агрегатного состояния, а могу изменять оба или лишь одно из них.

5.1. Теплопередача при неизменном агрегатном состоянии обоих рабочих тел.

Тепловой поток q при стационарном тепловом режиме постоянен и, суммируя последовательно потоки тепла отдельных стадий теплопереноса, получаем расчётную формулу:

q		t1 t2					KΔt,	(5.1)
	1				1
			δ
	α				α
			λ			2
	1
		- 30 -

www.mitht.ru/e-library