Перенос тепла излучением

Лекция 12

Перенос тепла излучением.

Лучистый поток тепла Q-интегральный,-спектральный. Переносятся Q и

Q_λ- электромагнитным излучением ,где λ-длина волны:

Q=

E= - интегральная излучательная способность [ Вт/];=- спектральная излучательная способность [ Вт/]

B=- яркость (интегральная) - излучательная способность в единицу телесного угла ω.

=,

Спектральная излучательная способность определяется законом:

Рекомендуемые материалы

= -закон Планка

=0,374*Вт*

=1,439*м*К

1, = –закон Рэлея-Джинса

1, =- закон Вина

- максимум спектральной излучательной способности зависит от длины волны. Последняя определяется из уравнения:

=0

*T=const=х=2,898*м*К, =, =1,307[]

Подставляя закон Планка в уравнение (интегрируя его по всему  спектру длины волны) имеем:

=== –интегральную излучательную способность абсолютного черного тела (закон Стефана-Больцмана), где =5,7*[] - константа излучения (поглощения) абсолютного черного тела;=5,7

Законы излучения в поглощающей среде

-d- прошедший поток;  d-поглащенный спектральный поток,l-толщина поглощенной среды.

Поглощенный спектральный поток обратно пропорционален величине падающего спектрального потока и толщине поглощающей среды:

d=dl=>(l)=(0)exp(-dl)=(0)exp(-l) - Закон Бугера

Последнее выражение справедливо для =const-коэффициент ослабления

=+ –коэффициент ослабления; - коэффициент поглащения; - коэффициент рассеяния (спектральные значения названных коэффициентов).

Характеристика тел на основе законов излучения

=-баланс падающей на тело лучистой энергии.

1=R+A+D-нормированный по   баланс лучистой энергии.

1)A=1, R,D=0 –абсолютно черное тело;

2)R=1, A,D=0 –зеркальное или белое (при диффузном рассеянии)тело;

3)D=1, A=R=0 – абсолютно прозрачное тело.

Теплообмен между серым и черным телом

q=E-[-] = E-ε-энергетический (тепловой) баланс системы (серого тела).

В случае теплового равновесия между телами:

=0,ε= –степень черноты серого тела. Характеристика, показывающая долю лучистой энергии поглощенной серым телом по сравнению с черным.

Теплообмен между двумя серыми телами

=+(1-

q=-

=-(1-; =-(1-)

=

=

q= =[-]=-], т.к. Е₀=С₀[-]-интегральная излучательная способность абсолютно черного тела.

-приведенная степень черноты серого тела ; =

= - для тел, имеющих разные площади излучающей поверхности.

Коэффициент теплоотдачи излучением

q=(=-]

=

= - коэффициент теплоотдачи в случае комбинированного переноса тепла конвекцией (и излучением (

q= –удельный тепловой поток при  комбинированном переносе тепла

Лучистый перенос тепла с экранами

 q===[-] Если ==

q=-] –  1 экран. Поток тепла уменьшается в 2 раза по сравнению с отсутствием экрана.

Если  n экранов:

q=-] - поток тепла уменьшается в n+1 раз.

Теплопередача

Перенос тепла между двумя потоками (регенеративный - разделен по времени, рекуперативный - разделен в пространстве)

Основное уравнение передачи тепла:

Основное уравнение переноса тепла в интегральной форме:

Q=KS, где     - средняя движущая сила. К-коэффициент пропорциональности (теплопередачи).

Основное уравнение переноса тепла в дифференциальной форме.

dQ=K()dS

-локальная движущая сила

Для расчета процесса необходимо выразить коэффициент теплопередачи через частные коэффициенты теплоотдачи, а среднюю движущую силу через разности температур на концах потоков ,которые можно определить из теплового баланса.

В случае стационарного переноса между потоками через стенку ход процесса может быть представлен в виде:

q===(=)

=

=

=

= =>q=()=K()=>K=

Расчет К для конденсирующего пара  и не кипящей жидкости

q=()=*()=()=),где - коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара.

Цель преобразования «избавиться» от трудноопределяемых температур  стенки теплообменной поверхности:

△==++=++=1=-+=>f(K)=0- решаем методами однопараметрической оптимизации.

1/K=++=++=++,где ε-коэффициент рядности.

=

Конденсирующийся пар - кипящая жидкость

Идея преобразований аналогична вышеизложенной.

Ещё посмотрите лекцию "Система управленческого учета" по этой теме.

q=()=)=()=)=)=

=>△==++=++=>1=++=>

f(K)=0-- решаем методами однопараметрической оптимизации. Например, методом простых итераций:

1/K=++, где ε-коэффициент рядности, φ-относительный коэффициент теплоотдачи.

=