Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде

Расчетная формула для приведенной степени черноты системы из двух тел, когда одна теплообменная поверхность (F₁) охватывается другой (F₂):

. (8.4)

В случае, если F₁ << F₂ приведенная степень черноты в расчетах будет равна ε_пр ≈ ε₁.

Расчетная формула для приведенной степени черноты для системы двух плоских параллельных поверхностей: . (8.5)

Вопросы тестов

1.При температурах, с какими обычно имеют дело в технике, основное количество энергии излучается при λ= 0,8 …. 80 мкм .

2.Поверхностная плотность потока интегрального излучения абсолютно черного тела в зависимости от его температуры описывается законом Стефана – Больцмана.

3.Тело называют абсолютно черным, если коэффициенты А=1,D = 0, R = 0.

4.Тело называют абсолютно белым, если коэффициенты R=1, A = 0, D = 0.

5.Тело называют абсолютно прозрачным, если коэффициенты D=1,A = 0, R = 0.

6.Если коэффициенты отражения и пропускания равны соответственно R=0,006, A=0,009, то тело обладает свойствами, близкими к абсолютно прозрачному телу.

7.В соответствии с законом Кирхгофа степень черноты любого тела в состоянии термодинамического равновесия численно равна коэффициенту поглощения А при той же температуре.

8.Интегральный коэффициент излучения (степень черноты) изменяется для различных тел от 0 до 1.

9.Для излучения серого тела ошибочным является выражение Е =C₀ .

Решение:Для излучения серого тела является ошибочным выражение Е =C₀ , так как в этом выражении отсутствует интегральный коэффициент излучения (степень черноты) ε.

10.Кислород и азот прозрачны для теплового излучения.

11.Степень черноты газов, образующихся в топках котлов, в первом приближении равна ε_г.

12.Если ε₁ = ε₂ = ε_э, то установка трех одинаковых экранов в положении, изображенном на рисунке, уменьшает поток излучения в 4 раза.

Решение: Так как n экранов уменьшает поток излучения в n+1 раз, то три экрана уменьшает поток излучения в 4 раза.

9. Теплопередача

Теплопередача через многослойную стенку происходит всеми видами теплообмена: на поверхностях имеют место конвективный и лучистый теплообмен, а в толще ограждений - теплопроводность. Если с одной стороны многослойной стенки поддерживается температура t_вн, а с другой стороны t_нар. < t_вн, то возникает тепловой поток q, Вт/м², который преодолевает последовательно все тепловые сопротивления, т.е.

q(R_вн. + R₁ + R₂ + R₃ + R_нар.) = t_вн - t_нар.

Величина, обратная сопротивлению теплопередаче, названа коэффициентом теплопередачи К, Вт/(м² °С): K = _. ..

Тогда q = K(t_вн.- t_нар.).

В технике встречаются два вида задач, связанных с регулированием процесса теплопередачи. Один вид задач связан с необходимостью уменьшения количества передаваемой теплоты (тепловых потерь), т. е. с необходимостью применения тепловой изоляции. Другой вид задач связан с необходимостью увеличения количества передаваемой теплоты.

При изоляции труб (d₁ – наружный диаметр трубы, d₂- наружный диаметр изоляции) существует критический диаметр d₂=d_кр=, соответствующий минимальному термическому сопротивлению изоляции.

В интервале d₂d_кр термическое сопротивление изоляции падает с увеличением d₂, в интервале d₂d_кр термическое сопротивление изоляции увеличивается с ростом d₂.

При необходимости увеличения количества передаваемой теплоты достаточно увеличить площадь поверхности стенки, сделав ее ребристой с той стороны, где меньше теплоотдача. Ребра увеличивают площадь поверхности теплообмена и таким образом при том же α способствуют повышению количества передаваемой теплоты.

Q = α₂ S₂ (t₂-t_ж).

Отношение S₂/S₁ называется коэффициентом оребрения стенки.