Тема 3.4 Променевий теплообмін

Поглинаюча, відбиваюча та пропускаюча властивість тіл. Закон Планка. Закон Віна. Закон Стефана – Больцмана. Закон Кірхгофа. Променевий теплообмін між тілами. Вплив екранів на променевий теплообмін.

Методичні вказівки

З курсу фізики відомо. що всі тіла, температура яких відрізняється від температури абсолютного нуля, випромінюють деяка кількість енергії, тому теплообмін випромінюванням здобуває виняткову важливість у всіх процесах, що протікають при високих температурах.

При вивченні даної теми необхідно добре засвоїти закони теплового випромінювання, приділивши особливу увагу закону Стефана-Больцмана. Стефан і Больцман встановили, що випромінювання чорного тіла прямо пропорційне його термодинамічної температурі в четвертому ступені:

;

де Ф_s- потік випромінювання чорного тіла, Вт; σ_s - постійна Стефана - Больцмана, дорівнює 5,67·10^-8 Вт/м²·К4; s - площа поверхні випромінювання, м².

Література

[I] с.290-302;[2] с.150-154; [3] с.76-78;[5] с.159-163.

Питання для самоконтролю:

1 У чому складається сутність теплообміну випромінюванням?

2 Що таке потік випромінювання?

3 Що характеризує коефіцієнт чорності?

4 Чому дорівнює коефіцієнт випромінювання білого тіла?

5 Як буде змінюватися температура стінки поверхні нагрівання, якщо вона покриваємося в одному випадку шаром накипу (з боку води), а в іншому - шаром сажі (з боку гарячих газів)?

Тема 3.5 Процеси теплопередачі

Граничні умови 3–го роду. Коефіцієнт теплопередачі. Теплопередача через плоску багатошарову стінку. Теплопередача крізь циліндричну багатошарову стінку. Поняття про критичну діаграму теплоізоляції. Інтенсифікація теплопередачі.

Методичні вказівки

Вивчаючи процеси теплопередачі необхідно розглянути граничні умови 1-го, 2-го і 3-го роду, які будуть впливати на процес теплопередачі. Необхідно розглянути аналітичний вигляд граничних умов – закон тепловіддачі Ньютона.

Аналізуючи процеси передачі теплоти, зверніть увагу, що на практиці окремі види теплообміну зустрічаються не ізольовано, а в сукупності. Наприклад, у котельній установці передача теплоти від розпечених газів і поверхні топки до зовнішньої поверхні котла відбуваються одночасно випромінюванням і конвекцією, передача теплоти через стінку котла – теплопровідністю, а тепловіддача від внутрішньої стінки котла рідині, що знаходиться в котлі, шляхом конвекції. Тому тепловий потік, розраховують по рівнянню теплопередачі:

де К - коефіцієнт теплопередачі, для n – шарової стінки, Вт/(м²·К), який визначають по формулі:

Задача

Визначити тепловий потік від газів до повітря й;поверхневу щільність крізь. цегельну обмурівку котла площею 120 м² і товщиною 250 мм, якщо температура газів t₁ =600°С, температура повітря t₂ =З0°С, а коефіцієнт тепловіддачі від газів до поверхні стінки α₁=28,6 Вт/(м² К), коефіцієнт тепловіддача від поверхні

стінки до зовнішнього повітря α₂=9,3 Вт/(м²·К) і теплопровідність цегельної обмурівки λ=0,81 Вт/(м·К). Знайти також температури на внутрішній і зовнішній поверхнях обмуровування.

Рішення:

Знаходимо коефіцієнт теплопередачі К за формулою

Вт/(м²·К).