Лучистый теплообмен. З-ны теплового излучения

l=∫ pdv.

Работа расширения считается положительной, а работа сжатия отрицательной - это служит признаком того, что работа совершается внешней средой над газом. В отличие от внутренней энергии работа зависит от характера протекания процесса и не является параметром состояния.

6. Газовые смеси.

Конвективный теплообмен. Коэф. теплопередачи, способы его определения.

Процесс конвекциипроисходит лишь в жидкостях и газах и представляет собой перенос теплоты в результате перемещения и перемешивания частиц жидкости или газа. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью.

Если перемещение частиц жидкости или газа обусловливается разностью их плотностей, то такое перемещение называют естественной конвекцией. При естественной конвекции нагретые объемы теплоносителя поднимаются, охладившиеся — опускаются. Если жидкость или газ перемещается с помощью насоса, вентилятора, эжектора и других устройств, то такое перемещение называют вынужденной конвекцией. Теплообмен происходит в этом случае значительно интенсивнее, чем при естественной конвекции.

Согласно з-ну Ньютона-Рихмана удельный тепловой поток опр-ся произведением α на разность температур: q=α(t_ж1-t₁).

Коэффициент теплоотдачи а[Вт/(м²К)] - количество теплоты, проходящей в единицу времени от жидкости (газа) к стенке (или наоборот) через 1 м² поверхности при разности температур жидкости и стенки 1°. В а учитываются следующие факторы: характер движения жидкости или газа (ламинарное или турбулентное) и природа его возникновения; скорость движения жидкости или газа w; физические параметры жидкости или газа (коэффициент теплопроводности λ, вязкость μ, плотность ρ, теплоемкость с_р, коэффициент объемного расширения β, температура жидкости или газа и поверхности t_ж1, t₁; форма Ф и линейные размеры омываемой жидкостью или газом поверхности l₁, l₂, l₃…). α=f(λ,С_р,ρ,μ,w,t,е,β,Ф).

Критерии для опред. α:

Критерий Нуссельта N_u – состоит из определяющих критериев N_u=f(P_r,R_e_,G_r) N_u =αl/λ_ж.

Критерий Рейнольдса – отношение сил инерции к силам вязкости жидкости. R_e=wl/ν/

Критерий Прандтля P_r характеризует физические свойства жидкости (или газа) и способность распространения теплоты в жидкости (или газе). P_r=μCq/λ_ж.

Критерий Грасгофа- отношение подъемных сил среды к силам вязкости этой силы. G_r=l³Δtβq/ν², ν- коэфф. кинематической вязкости.

Лучистый теплообмен. З-ны теплового излучения.

Лучистый теплообменпроисх. благодаря тому, что внутри тела происх. сложные физико-хим. процессы. Он явл. процессом взаимного облучения разнонагретых тел. Из этого следует, что всегда в природе идет непрерывное взаимное облучение. При наличии разности темп-р.

[Е=Е_А+Е_R+Е_Д]/Е, тогда 1=А+R+Д, где А-поглощательная способность тела; R- отрожательная …; Д- пропускная ….

Если А = 1 (т.е. R=D=Q), то тело полностью поглощает все падающие на него тепловые лучи и называется абсолютно черным. Абсолютно черных тел в природе нет (А<1). Свойствами, близкими к абсолютно черному те лу, обладают нефтяная сажа. Если R =1(т.е. A=D=0), то тело полностью отражает падающие на него тепловые лучи. Такое тело называется зеркальным (если отражение правильное, не рассеянное) либо абсолютно белым (если отражение рассеянное — диффузное). - золото, медь. Если D =1(т.е. A=R=0), то тело пропускает через себя все падающие на него лучи. Такое тело называемся абсолютно проницаемым (прозрачным), или диатермичным.

Основные з-ны теплового излучения:

З-н Стефана-Больцмана Е₀=С₀(Т/100)⁴ [Вт/м²], где Е₀- кол-во излучаемой энергии абс. черным телом; С₀-коэфф. излучения абс. черным телом 5,68Вт/м²К⁴;

Так как абс. черных тел нету, учитывается степень черноты тела-а. Е=аЕ₀; Е=а С₀(Т/100)⁴. Величина степени черноты а зависит от природы тела, температуры и состояния его поверхности (гладкая или шероховатая).

З-н Ламберта - определяет зависимость излучаемой телом энергии от ее направления. Е_φ=Е₀∙cosφ. Е₀- количество энергии, излучаемое по нормали к поверхности; Е_φ- количество энергии, излучаемое по направлению, образующему угол φ с нормалью.

З-н Кирхгофа. По закону Кирхгофа отношение излучательной способности тела Е к его поглощательной способности А для всех тел одинаково и равно излучательной способности абсолютно черного тела Е₀при той же температуре и зависит только от температуры, т. е. Е/А=Е₀=f(T). Так как Е/Е₀ = а, то для всех серых тел А=а, т.е. поглощательная способность тела численно равна степени _его черноты.

21. Теплопередача как сложный теплообмен. Опред., выводы ур-ия теплопередачи через плоскую однослойную и многослойную стенку. Коэфф. теплопередачи. Интенсификация теплопередачи.

Элементарные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция и тепловое излучение) на практике, как правило, протекают одновременно. Это так называемый сложный теплообмен. Процесс теплообмена между стенкой и омывающим ее газом является типичным примером сложного теплообмена—совместного действия конвекции, теплопроводности и теплового излучения.

Теплопередача –передача переноса тепловой энергии от одной подвижной среды к другой подвижной среде, имеющих различною темп-ру через твердую пов-ть произвольной формы.

Рассмотрим теплопередачу черезплоскую однослойную_ стенку. Тепловой поток направлен слева направо, темп-ра нагретой среды t_ж1, температура холодной среды t_ж2. Температуры поверхностей стенки t_c₁ и t_c₂. Передача теплоты в рассматриваемом примере представляет собой процесс сложного теплообмена и состоит как бы из трех этапов: теплоотдача от нагретой среды (жидкости или газа) к левой поверхности стенки, теплопроводность через стенку и теплоотдача от правой поверхности стенки к холодной среде (жидкости или газу).

Величина k называется коэффициентом теплопередачи и представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м² поверхности стенки за 1 ч при разнице температур между средами 1 °С. Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется термическим сопротивлением теплопередаче и обозначается R, м²К/Вт.

Многослойная стенка.

Далее ⇒