2.4. Теплообмін випромінюванням

Програма.

Загальні поняття і визначення. Баланс променевого теплообміну. Основні закони променевого теплообміну: закон Планка, закон Кірхгофа, закон Віна, закон Стефана - Больцмана, закон Ламберта. Теплообмін випромінюванням між тілами. Зведений коефіцієнт випромінювання. Захист від випромінювання.

Методичні вказівки. В процесі теплообміну випромінюванням здійснюється подвійне перетворення енергії: спочатку на поверхні одного тіла теплова енергія перетворюється в енергію електромагнітного проміння (променеву енергію), а потім на поверхні другого тіла енергія електромагнітного проміння перетворюється в теплову енергію. Оскільки тіла поглинають лише частину енергії електромагнітного проміння (частково відбиваючи або пропускаючи через себе), основним питанням при дослідженні теплообміну випромінюванням є питання про кількісне співвідношення між відбитою, поглиненою і пропущеною через тіло енергією. Розуміння цього питання дозволить грамотно управляти тепловим випромінюванням у потрібному для практики напрямку.

Спектральне випромінювання абсолютно чорного тіла та будь-якого сірого тіла залежить від температури та довжини хвилі. Питомий тепловий потік при випромінюванні пропорційний четвертому степеню абсолютної температури

, (12)

де Т₁, - абсолютна температура поверхні тіла, К; с_о = 5,67 Вт/(м²К⁴) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;  - ступінь чорноти тіла.

Література: Л. 1, с. 210-219; Л. 2, с. 174-182; Л.7, розд. 3.

2.5. Теплопередача. Основи розрахунку теплообмінних апаратів

Програма.

Теплопередача як окремий випадок складного виду теплообміну. Термічний опір при теплопередачі. Коефіцієнт теплопередачі. Теплопередача через одношарову і багатошарову плоску і циліндричну стінку.

Призначення і класифікація теплообмінних апаратів. Баланс теплоти. Схеми руху теплоносіїв. Температурні графіки. Середня різниця температур теплоносіїв. Конструкторський і вивіряльний розрахунки теплообмінних апаратів.

Методи інтенсифікації тепловіддачі в теплообмінних апаратах.

Методичні вказівки. Теплопередача, як окремий випадок складного виду теплообміну, являє собою перенесення теплоти від одного теплоносія до другого через роздільну стінку.

Коефіцієнт теплопередачі являє собою кількість теплоти, переданої в одиницю часу через одиницю поверхні при різниці температур теплоносіїв у 1 К (або градус)

, Вт/(м²К) . (13)

Однофазові теплоносії при теплообміні змінюють свою температуру, тому температурний напір (різниця температур теплоносіїв) по поверхні теплообмінного апарату несталий. При протитоковій схемі руху теплоносіїв середній по поверхні теплообмінного апарату температурний напір завжди вище, ніж при прямотоковій схемі, що дозволяє передавати однакову кількість теплоти меншою площею. У протитокових теплообмінних апаратах температура холодного теплоносія на виході може бути вища за температуру гарячого теплоносія, з якою він виходить з апарату ( t_x > t_г).

Рис. Зміна температури теплоносіїв у теплообмінних апаратах: а) за прямотоком; б) за протитоком.

При вивченні цієї теми студент повинен звернути особливу увагу на вплив різноманітних чинників на значення коефіцієнту теплопередачі, на методи інтенсифікації теплообміну в теплообмінних апаратах, виділяючи серед них найбільш важливі.

Література: Л. 1, с. 219-227; Л. 2, с. 145-150, 182-188; Л.7, розд. 5.

Змістовий модуль 3. ПРОМИСЛОВЕ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНЕ