Главная » Просмотр файлов » Adrian Bejan(Editor), Allan D. Kraus (Editor). Heat transfer Handbok

Adrian Bejan(Editor), Allan D. Kraus (Editor). Heat transfer Handbok (776115), страница 97

Файл №776115 Adrian Bejan(Editor), Allan D. Kraus (Editor). Heat transfer Handbok (Adrian Bejan(Editor), Allan D. Kraus (Editor). Heat transfer Handbok) 97 страницаAdrian Bejan(Editor), Allan D. Kraus (Editor). Heat transfer Handbok (776115) страница 972017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 97)

Oneor more of these surfaces may not be material, such as windows, in which case theyare assigned equivalent properties and equivalent temperatures to account for the radiative energy entering or leaving the enclosure through them.In the following sections the analysis of radiative heat transfer in the absence of aparticipating medium will be considered for different levels of complexity. To makethe analysis tractable it is common practice to make the assumption of an idealizedenclosure and/or ideal surface properties. An enclosure may be idealized in two ways,as indicated in Fig. 8.14: by replacing a complex geometrical shape with a few simplesurfaces, and by assuming surfaces to be isothermal with constant (or average) heatflux values through them.

Obviously, the idealized enclosure approaches the realenclosure for sufficiently small isothermal subsurfaces.Surface properties may be idealized in a number of ways. The greatest simplification arises if all surfaces are assumed black: For such a situation no reflectedradiation needs to be accounted for and all emitted radiation is diffuse. The next levelof difficulty arises if surfaces are assumed to be diffuse gray emitters (and, thus, absorbers) as well as diffuse gray reflectors.

This level of idealization tends to giveresults of acceptable accuracy for the vast majority of engineering problems. If thedirectional reflection behavior of a surface deviates strongly from a diffuse reflector(such a polished metal, which reflects almost like a mirror), one may often approximate the reflectance to consist of a purely diffuse and a purely specular component.However, this greatly complicates the analysis, in particular, if the enclosure includescurved surfaces.

Luckily, the effects of specular (or, indeed, any type of nondiffuse)reflections tend to be very small in most engineering enclosures. Exceptions includelight concentrators and collimators (in solar energy applications), long channels withspecular sidewalls (optical fibers), and others. For the treatment of specular reflectionsthe reader is referred to more detailed textbooks, such as the one by Modest (2003).Figure 8.14 Real and ideal enclosures for radiative transfer calculations.BOOKCOMP, Inc.

— John Wiley & Sons / Page 599 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / Bejan[599], (27)Lines: 837 to 846———3.026pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEX[599], (27)600123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445THERMAL RADIATIONOf greater engineering importance is the case when the assumption of a gray surfaceis not acceptable. Simple methods to treat nongray behavior are outlined briefly atthe end of this section.8.3.1 View FactorsTo make an energy balance on a surface, the incoming radiative flux, or irradiation,H must be evaluated. In a general enclosure the irradiation has contributions fromall parts of the enclosure surface.

Therefore, one needs to determine how much ofthe energy that leaves any surface of the enclosure travels toward the surface underconsideration. The geometric relations governing this process for diffuse surfaces(which absorb and emit diffusely, and also reflect radiative energy diffusely) areknown as view factors. Other names used in the literature are configuration factor,angle factor, and shape factor.

The view factor between two surfaces Ai and Aj isdefined asFi−j ≡diffuse energy leaving Ai directly toward and intercepted by Ajtotal diffuse energy leaving Ai(8.43)Direct Integration Mathematically, view factors can be expressed in terms of adouble surface integral, that is,Fi−j AiAjcos θi cos θjdAj dAiπSij2(8.44)where Sij is the distance between points on surfaces Ai and Aj , and θi and θj arethe angles between Sij and the local surface normals, as shown in Fig.

8.18. UsingStokes’ theorem, eq. (8.44) can be converted into a double contour integral,Ai Fi−j =12π ΓiΓjln Sij dsj · dsi(8.45)where Γi is the contour of Ai (as also indicated in Fig. 8.18) and si is a vector to apoint on contour Γi .While the integration of eqs. (8.44) and (8.45) may be straightforward for somesimple configurations, it is desirable to have a more generally applicable formula atBOOKCOMP, Inc. — John Wiley & Sons / Page 600 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / BejanLines: 846 to 1030———where the word directly is meant to imply “on a straight path, without interveningreflections.” A list of relationships for some common view factors is given in Table8.3, and Figs.

8.15 through 8.17 give convenient graphical representations of the threemost important view factors.Radiation view factors may be determined by a variety of methods, such as directintegration (analytical or numerical integration), statistical evaluation [through statistical sampling using a Monte Carlo method (Modest, 2003), or through a varietyof special methods, some of which are described briefly in what follows.1=Ai[600], (28)3.66231pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEX[600], (28)RADIATIVE EXCHANGE BETWEEN SURFACES123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445TABLE 8.3601Important View Factors1. Two infinitely long, directly opposed parallel plates ofthe same finite width:F1−2hH =w= F2−1 = 1 + H 2 − H2. Two infinitely long plates of unequal widths h and w,having one common edge, and at an angle of 90° toeach other:H =F1−2 =hw[601], (29)11 + H − 1 + H22Lines: 1030 to 1030———wA2A1␣w3.

Two infinitely long plates of equal finite width w,having one common edge, forming a wedgelike groovewith opening angle a:αF1−2 = F2−1 = 1 − sin24.08975pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEX[601], (29)rrsA2r1A14. Infinitely long parallel cylinders of the same diameter:sX =1+2r1−1 1sin+ X2 − 1 − XF1−2 =πXA1r2sA25.

Two infinite parallel cylinders of different radius:sr2S=C =1+R+SR=r1r11π + C 2 − (R + 1)2 − C 2 − (R − 1)2F1−2 =2π−1 R − 1−1 R + 1+(R − 1) cos− (R + 1) cosCCBOOKCOMP, Inc. — John Wiley & Sons / Page 601 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / Bejan(continued)602123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445THERMAL RADIATIONTABLE 8.3Important View Factors (Continued)6. Exterior of infinitely long cylinder to unsymmetricallyplaced, infinitely long parallel rectangle; r ≤ a:b1aB1 =F1−2 =b2aB2 =1(tan−1 B1 − tan−1 B2 )2π7.

Identical, parallel, directly opposed rectangles:X=F1−2 =2πXYln(1 + X2 )(1 + Y 2 )1 + X2 + Y 2ac1/2Y =bcX+ X 1 + Y 2 tan−1 √1 + Y2Y+Y 1 + X 2 tan−1 √− X tan−1 X − Y tan−1 Y1 + X28. Two finite rectangles of same length, having one commonedge, and at an angle of 90° to each other:H =F1−2hlW =wl1111W tan−1+ H tan−1− H 2 + W 2 tan−1 √=πWWHH2 + W2W 2 2H 2 1(1 + W 2 )(1 + H 2 ) W 2 (1 + W 2 + H 2 )H (1 + H 2 + W 2 )+ ln41 + W2 + H2(1 + W 2 )(W 2 + H 2 )(1 + H 2 )(H 2 + W 2 )9.

Disk to parallel coaxial disk of unequal radius:r1r2R2 =R1 =aaX =1+F1−2BOOKCOMP, Inc. — John Wiley & Sons / Page 602 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / Bejan1 + R22R12 21R2 2=X− X −42R1[602], (30)Lines: 1030 to 1030———5.43091pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEX[602], (30)RADIATIVE EXCHANGE BETWEEN SURFACES123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445TABLE 8.3603Important View Factors (Continued)10.

Outer surface of cylinder to annular disk at endof cylinder:A1A2R=lr2r1r2L=lr2A = L2 + R 2 − 1r1F1−211BA+cos−1 −=8RL 2πB2LB = L2 − R 2 + 1(A + 2)2AAR−sin−1 R− 4 cos−1R2B2RLA2r1r2hF2−2[603], (31)11. Interior of finite-length, right-circular coaxial cylinderto itself:R=r2r1H =hr1Lines: 1030 to 1030———√√2H 2 + 4R 2 − H1 21−1 2 R − 1+tan=1− −R4Rπ RHH−2R√*4R 2 + H 2H 2 + 4(R 2 − 1) − 2H 2 /R 2R2 − 2sin−1− sin−122HH + 4(R − 1)R232.5553pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEX[603], (31)12.

Sphere to rectangle, r < d:rD1 =A1dA2F1−2l21tan−1=4πl1A1dl1D2 =dl21D12 + D22 + D12 D2213. Sphere to coaxial disk:aF1−2rA2BOOKCOMP, Inc. — John Wiley & Sons / Page 603 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / BejanrR=a111− √=21 + R2604123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445THERMAL RADIATION[604], (32)Lines: 1030 to 1030———*32.50198pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEXFigure 8.15 View factor between identical, parallel, directly opposed rectangles (configuration 7).[604], (32)Figure 8.16 View factor between perpendicular rectangles with common edge (configuration 8).BOOKCOMP, Inc.

— John Wiley & Sons / Page 604 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / BejanRADIATIVE EXCHANGE BETWEEN SURFACES123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445605[605], (33)Lines: 1030 to 1030———*21.953pt PgVar———Normal PagePgEnds: TEXFigure 8.17 View factor between parallel coaxial disks of unequal radius (configuration 9).[605], (33)Figure 8.18 View factor evaluation between two surfaces.BOOKCOMP, Inc.

— John Wiley & Sons / Page 605 / 2nd Proofs / Heat Transfer Handbook / Bejan606123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445THERMAL RADIATIONone’s disposal. Using an arbitrary coordinate origin, a vector pointing from the originto a point on a surface may be written asr = xı̂ + y̂ + zk̂(8.46)where ı̂, ̂, and k̂ are unit vectors pointing into the x, y, and z directions, respectively.Thus the vector from dAi going to dAj is determined assij = −sj i = rj − ri = (xj − xi )ı̂ + (yj − yi )̂ + (zj − zi )k̂(8.47)The length of this vector is determined as 2 2sj i = sij = S 2 = (xj − xi )2 + (yj − yi )2 + (zj − zi )2ij(8.48)It will now be assumed that the local surface normals are known in terms of the unitvectors ı̂, ̂, and k̂, orn̂ = lı̂ + m̂ + nk̂(8.49)[606], (34)Lines: 1030 to 1081———9.58319pt PgVar———where l, m, and n are the direction cosines for the unit vector n̂.

For example, l = n̂ ·ı̂Normal Pageis the cosine of the angle between n̂ and the x axis, and m and n can be representedin a similar manner. Thus cos θi and cos θj may be evaluated as* PgEnds: Ejectcos θi =n̂i · sij1 =(xj − xi )li + (yj − yi )mi + (zj − zi )niSijSij(8.50)cos θj =n̂j · sj i1 =(xi − xj )lj + (yi − yj )mj + (zi − zj )njSijSij(8.51)For contour integration the tangential vectors ds are found from eq. (8.46), that is,ds = dx ı̂ + dy ̂ + dz k̂(8.52)where dx is the change in the x coordinate along the contour Γ, and dy and dz followin a similar fashion. Examples for the application of area and contour integration toview factor evaluation may be found in textbooks (Modest, 2003; Siegel and Howell,2002).Special Methods The mathematics of view factors follow certain rules, whichmay be exploited to simplify their evaluation. The two most important ones are thesummation rule for a closed configuration consisting of N surfaces,NFi−j = 1j =1BOOKCOMP, Inc.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
25,9 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6381
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее