Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 92
Текст из файла (страница 92)
6 328 100 и т' о" 0 7 П а 70 Длина. полны, мни 71 и) ухп 70 070 ДЛННП. 00ЛНЫ! ННН уо ге г г у х а 7 а Длили авлныг ыны б) гоо апо 7бап 1000 7000 ггоо гуоп Пеасрхнвсшнвн нлтносв)б, с/мх гп ап уп аа па 7п Длина Полны „мнм о,п 0) а- 1а к ~ ьДа ч~ а,п пд ш аг г г у и п Длина Полны, мни 2)С) пгп Ка 1,г !Д 10 г1 7Д г,7 5,0 гД Длина авлньт, мни 2! Рис, пь(5. Радиациоииые характеристики некоторых материалов (271.
и, д, е — коэффициенты прон>скпния полиамида (нейлона), перлова (толщина слоя: ! — 0,01; 2— 0,2; 2 — 0.3 мм) и плексигласа соответственно; б — коэффициенты отражения цинковых белил (!) н гипса (2); а — коэффициент отралсення тканей: ! — натуральный шелк; 2 — хлопчатобумажная ткань; 3 — чиста« льняная ткан~; 4 - вискозная шерсть; Ь вЂ” нскусственнйй шелк; а — коэффнци. Сити ОтРажЕВИ, ПОГ ОЩ Нн Н ПРОПУСК Виа ~ШР тяпай тКаии (СОДЕРжаинс Впати 1б Уэ)1 ж — КО- зффнциент поглощенна полихлорвинила.
Ъ 70 ао ~ гп $ а ива м ыПо ап ш га 100 вп '00 уп 4 га Ф 4 1,0 и 10п й па щ 00 Й гп й. ' 9 пд Тедлообмем в электротермических установках 100 ь щ ш100 Ъ' ~5 100 )ап аа Ф ° аа гп 4 ф1 г 3 9 6.7 Электронно-лучеаой нагрев выражается формулой (27) (мапо = !и+ —; (6 50) АЕп .
срР где (и — начальная температура нагрева; а — коэффициент теплоотдачи конвекцией; Р— плошадь поверхности, участвующая в теплообмене между материалом и окружающей средой (воздухом). Спектр испускания излучателя выбирается в зависимости от коэффициентов отражения гт, поглощения А и пропускания 0 изделия, значения которых определярот энергию, поглощаемую изделием (1). При расчете лучистого теплообмена в ЭТУ, использующих ИК-нагрев, необходим учет конвективной составляющей теплоотдачи к воздуху, зависящей от усредненной температуры воздуха.
С! и ~~ сп! Рг(! г=! (вопд = и ~лц! Р! г=! (6. 51) где ໠— коэффициент теплоотдачи от 1-го участка рабочего пространства ЭТУ, Р!— плошадь 1-й теплоотдаюшей поверхности; Н вЂ” температура 1-го участка рабочего пространства. Время нагрева изделий при нагреве ИК. излучением определяется как для теплотехнически тонкого изделия (В1(0,25) при преобладании передачи теплоты излучением. 6.7. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ НАГРЕВ а.т.!. Определение и ОснОВные ОБВАсти ПРИМЕНЕНИЯ В ЭТУ, использующих электронно-лучееой нагрев, электрическая энергия преобразуется сначала в кинетическую энергию электронного пучка, бомбардирующего нагреваемую поверхность, а затем, прн столкновении пучка с поверхностью нагрева, в теплову!о, Ускоренные электроны пучка, достигнув поверхности нагрева, внедряются в нее на определенную глубину. При пробеге в веществе электроны взаимодействуют с его кристнллической решеткой, в результате чего возникают возмущения электрических полей микрочастиц, образующих зту решетку.
Внешне зти возмущения проявляются как увеличение амплитуды колебаний микрочастнц вещества, т. е как рост его температуры. Таким образом, основная доля кинетической энергии пучка бомбардируюших электронов превращается в теплоту, разогреваюшую вещество в области падения на него пучка. Далее теплота распространяется в веществе либо за счет его теплопроводности при нагреве твердого тела, либо за счет теплопроводностн н конвекции при нагреве жидких тел (преимущественно расплавленных металлов).
Энергия электронов, применяемых в ЭТУ для нагрева, лежит в пределах от 1 до 200 кэВ. ЭТУ, использующие электронно-луче. вой нагрев применяются для плавки и литья металлов в высоком вакууме; сварки металлов; размерной обработки 'мдтериалов; термообработки металлического проката; нанесения в вакууме металлических покрытий на прокат. алл.
теплоовмен при электРОИИО-лучеводз иАГРеВе Глубина проникновения ускоренного электрическим полем электрона в металл, а следовательно, и глубина слоя тепловыделения, определяется плотностью металла и энергией падающего электрона, В пределах энергии электрона от 5 до 100 кэВ ее величина [29]: 6 = 2,1 Гй †" и'lр, (6.52) где 6 — глубина проникновения электрона, и; (7 — ускоряющее электроны напряжение, кВ; р — плотность металла, кг/мв. Для указанного диапазона применяемых энергий глубина проникновения электронов не превырпает десятков микрометров, следовательно, электронный нагрев можно считать чисто поверхностным видом нагрева. В установившемся тепловом режиме уравнение теплового баланса элемента поверхности, бомбардируемой пучком электронов, имеет вид: Р, — Р— Р =Р + в 1 (Т„,„)~ ГО ппв (6.54) где Рпр — удельная поверхностная мощвость электронной бомбардировки; Р потери мощности в результате отражения электронов от поверхности нагреваемого металла; Рпррп — потери мощности пучка электронов на пути от источника до нагреваемой поверхности, отнесенные к этой поверхности; Р„ — тепловая мощность, отводимая в глубь нагреваемого металла теплопроводностью от поверхностного слоя; Р,.„ Р,рп — потери тепловым излучением и за счет испарения металла с иагреваемой поверхности; К пь еа — относительная энергия отраженных электронов, + Рапп+ Раса.
(6 53) или для случая плавки металлов зто уравнение запишется как (291 Рвл (1 — АЧ) = й ' + 5,67а,а Х ззо Тепяообмен о электротермических установках Равд. 6 Таблица 6.12 Температура нагрева металлов электронной бомбардировкой (29) и константы испарения металлов (30) Максимально-дсстнжнмая температура поверхвостк Г, К (нв усвовкя ивл ноп! Константы нсовреннн Ревльнодо- сткжнмвя тем- пература поверхности, К Температура плавления т пд, К Тсмвсрвтура кнпення Гкап. К Метсвв в зо Железо Цирконий Ниобий Молибден Вольфрам Уран Титан !812 2125 2675 2890 3650 1406 1980 3045 4600 5115 5!00 5645 4135 3340 19,97 30,26 40,4 30,85 40,68 23,31 23,23 9,08 9,08 11,12 8,40 9,30 8,54 9,11 2200 3500 3780 3940 5125 2980 2470 2180 3230 3600 3560 0,0400 †,050 0,045 †,055 0,050 †,060 0,015 †,017 0,010 †,012 Ниобий Молибден 6.8.
ПЛАЗМЕННЫИ НАГРЕВ а.а.!. ОБщие ВОпРОси коэффициент нх отражения и коэффициент теплового излучения жидкого металла: Металл е Ч еж Титан . . . . 0,23 — 0,24 0,34 0,4 Железо ; . . 0,26 0,36 0,4 — 0,5 Медь . . . . 0,27 — 0,28 0,37 0,15 Нирконий . . 0,33 0,41 0,30 Ниобий .
. . 0,34 0,4! 0,31 Молибден . . 0,34 — 0,37 0,4! 0,32 Тантал . . . 0,43 — 0,44 0,43 0,33 Вольфрам . . 0,43 — 0,45 0,43 0,36 Реиий . ; . . 0,45 0,43 0,37 Г„м ! — температура поверхности нагре. ваемого металла и глубина жидкой фазы (29)с Удевьная поверхностная мощность бомбер. Глубина жвдкоа дяровкн в .Йц фазы д м кцт/и." Железо 8 10 12 8 — 12 9 — 13 г, С,  — теплота н константа испарения (табл. 6.! 2). С ростом мощности, падвадимой к иагреваемой поверхности, увеличиваются потсри энергии пучка в промежуточной среде Рсасн, что ограничивает дальнейшее повышение температуры поверхности металла, нагреваемой пучком. Плпзмотраны — электротермические установки, генерирующие потоки ноиизираваниого газа — плазмы за счет энергии электрической дуги нлн электромагнитного поля высоких и сверхвысоких частот. Основные схемы плазмотроиав, наиболее часта применяемые на практике, показаны иа рнс.
636. Установки плазменного нагрева применяются в металлургической и химической промышленности, сварке и резке, физических исследованиях, а также в некоторых технологических процессах, например, получении мелкодисперсиых порошков н выращивании монокристаллов. Описание работы плазмотрона н его расчет состоит в совместном рассмотрении процессов электродинамики, газодинамики, тепло- и массаобмеиа и репаеиии соответствующих уравнений. Основными задачамн теплообмена в дуговых плазмотроаах являются определение характеристик электрической дуги, зависящих от теплообмеиа дуги и патака газа, определение тепловых потерь в элементах конструкции. о.а.з. энеРГетический БАлАнс дуГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА В дифференциальной форме энергетический баланс единицы длины столба дуги (уравнение Эленбааса — Геллера) записывается такс аЕ' = шн,л + рсо йгаб ! + д!ч )ь йгаб 1, (6.
55) где о — электропроводность; р — плотность; с — теплоемкость; о — скорость; )с — теплопроводиость плазмы; à — температура; Š— напряженность электрического поля; ш..я — мощность излучения единицы длины луги. Для плнзмотроиа с осевой стабилизацией дуги (рис. 6.16, о — г) уравнение энергетического баланса имеет вид: Рд = Рпол+ Рива +Рконв+Рвл (6 56) где Ря — мощность электрической дуги; Р„„— полезная мощность, идущая иа нагрев газа; Р„„, — мощность потерь излучением, которая прн давлениях, близких к атмосфсриоиу, оценивается в 5— 107а от Рд и растет с увеличением температуры н давления (рис.
6.17) (в инженерных расчетах Р..в обычно не учитыва- 331 /Тлцзменнэгй нагрев 2' Х 2 У + г) д4 ж> Рис. 6.16. Типы плазмотронов. Плаамотроны с осевой стабилизацией дуги: о — со штыревым катодом и дугой, зэмыкэигшейся на сопла, б — то ые с вынесенной дугоЙ; а — одиокамернь|я, е — д ухкамсрвый (с двуьтороанач истечением плазмы)1 плазмотроны с газовым потоком, пересекаюшим дугу; д — с коексиальными электродаыи; е — высокочастотный; эе — сверхвысокочастотный; 1 — дуга; у — электроды; т — поток газа; 4 — Факел плазмы; 5 — изоляционная вставка; б — катушка для создания магнитного поля; у — индукторг З вЂ” ВЧ или СВЧ-разряд; Π— корпус; 1Π— волновод; !1 — кварцевая трубка; И вЂ” подвод СВЧ-энергии. ной дугой ее вклад в энергетический баланс невелик, Числа 51 или коэффициент теплоотдачи ш в (6.87) можно определить по следующим формулам: для турбулентного потока (!1 5! =- 0,02!Де ' Рг~д; (6.88) для анода плазмотрона (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
