Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Значение й, определнется по уравнению А„Л+г м' э (15-!з! и подсчитывается по собственной температуре. Судя по ряду данных, коэффщгиенты восстановления сраввнтельно мало отлнчатотся от таковых же для однородного газа (гл. 1!). Запись аэкона Ньютона — Рихмана в форме (15-11) является наиболее общей по сравнению с ранее использованными. тз.з. теппООвыен ыеждэ газовом смвсью и пОВеРхнОстью РАзйеиА ФАз В зависимости от сочетания тех или икых условий протекания реакций методика расчега результнруюпзего теплового потока между газовой смесью в поверхностью раздела фаз может несколько изменяться.
Расчет тсплообмена во многом зависит от места прохождения химическях реакций. Гомогеиньте реакции могут проходить в газовой смеси без наличия в ней компонентов стенки, материал стенки остается при этом кимическн нейтральным н является только проводником мпла. В других случаях в гомогенных ревкниях ыожет участвовать нспарнвшнйся материал стенки, причем ттспареняе может идти как нз твердой фазы (сублимация), так и из предварительно расплавленного твердого материала. В химических реакциях мажет участвонать теплоносятель, вдуваемый в газ через пористую стенку.
Реакцвя между газовой смесью и твердой фазой может идти н на поверхности последней (гетерогенная реакции). Зачастую идут одновременно несколько перечисленных ранее процессов химического н фазового превращений. Незааисимо от названных условий протехания реакций прн расчете задач тепло- н массообмена сохраняются некоторые общие приемы, заключающиеся в учете определенных факторов, влияющих на результирующий теплонай поток к стенке. Приведенный ниже пример поможет выяснить этв факторы. Прн рассмотренна задач теплообмена с химическими превращениями, как была показано, нужно в общем случае учитывать и процессы массообмена.
Поэтому, в частности, нами будут использоваться многие положения гл. !4. Рассмотрим теплообмеп между реагирующим пограничным слоем и испаряющейся (сублнмнрующейся) поверхностью твердого тела. За пределами пограничного слон параметры газа — плотность смеси рь ее тангенциальная скорость ю, ыр, концентрации компонентов смеси глэ — постоянны. Будем полагать для простоты, что число Прандтля гаЗового патока равно едннвце и соответственно равен едвннце коэффициент восстановления. Преяебрежем тепловым излучением. Примем. что молекулярный массообмен осуществлнется только конпентрапионной днффузией. Рассматриваемый процесс сгатщонареп. 358 Запуупуем ураввеиие теплового баланса для поверхности развела газ — степка (рис.
!Бай) ". ймеу рыяу+ (репа)сймаус (ран)йм (13-13) здесь рему в влотнасть теплоного потока на границе раздела газ — стенка в твердом теле; розу †же, но н газе; (рша)а в уулотиость потока массы смеси на границе раздела фаз", йс — знтальпня газовой смсси па границе раздела; Ьищ — то же длн материала поверхности, находяшегося в твердой фазе. Первый член правой части уравнения (13-13) представляет тепло- отдачу за счет конвективнога теплообмена (с учетом теплапроводности, коивекция и молекулярной диффузии) от реагирующего пограничного тс(т), (ЯУ' 'ТСЯ11)/ 1~//тсейдма моюедиел ее ЯЯ .
','г асллраюиспйся с лееерзеаилляяя ЖМ'' У" '';«юу у"у"ухж "у,' Рис. 15.2. Теплссаиен между реагирующим гаасамм слоем а теплом с испарением на понсранссп.. слои к границе раздела. Второй член описывает обратный поток тепла, приходящий к границе раздела от твердой фазы и обусловлеяный плавлением, химическими реакпнями или испарением.
Третий член прелстзвляет зптальпию, переносимую от границы разделе внутрь пограничного слоя за счет потока ыассы от поверхности стенки. Если бы рассматривался перенос массы через твердый непланящийся пористый материал, второй член представлял бы теплоту, переносимую к границе раздела жилностью, просачиваюшейся через поры. Согласно (15-10) член дмеу может быть описан уравнением Г г +'ч — дише ' -чуж-и - =") (15-! 4) 333 4. В,у = — (й. — йс). са С учетом испарения (Ес,у Еш) йлсеу+г =йвуп, где га†удельная теплота испарения материала поверхности с химическим симгюлом Е. Учитывая последние соотношения, уравнение (15-13) можно записать в следуюшем виде: адесь 81=— !Гмзд гэ ' Уравнение (15-14) может быть записано н в другом виде, если учесть, что д=Хтгйг и, следовательно, Де — йе=Хтгейча — Хлцедгс=В(тмйю — лц Дм) = =Х (яиайя — йгс) + уйм(шм — епм), (15-15) Полагаем, что компонент Е присутствует только в пограничном слое.
Тогда подстановка (15-15) в (15-14) дает: ьэз Р— '"е Таким образом, расчет теплового потока, уходящего в стенку, своцится к вычвслению параметров газовой смеси ва границе раздела фаз и вдали от иее. Для определения рмм иногда используется уравнение вс( ) — (Де 5). (15-17) ср Значение вез должно подбираться так, чтобы, например, в рассматриваемом примере удовлетворять значениям д,п!, полученным из уравнения (1б-!6). практически йзэ определяется экспериментально.
Величина эффективной полной знтальпня может существенно изменяться в зависнмостн от условий протекания процессов тепло- и массообмена. Вычисление'эм,! только по уравнению (15-!О) в общем случае привело бы к сшибкам: необходимо учитывать полноту переноса к стенке теплоты химической реакции или степень преобразования химической энергии в тепловую. 1.1амн не рассматриваются задачи определения коэффициентов теплоотдачи при наличии химических реакций.
Как отмечалось в 4 15-2, в первом приближении могут быль использованы коэффициенты тепло- отдачи, полученные для случаи отсутствия химических превращений. С приемами определения коэффициентов теплоотдачи при наличии химических реакций можно ознакомиться в специальной литературе (Л 40 181 105) Эффекты выделения теплоты прн фазовых переходах рассматривались при нзучепян процессов конлепсапви и кипения чистых веществ. Процессы усложнялись при фазовых переходах в двухкомпонентных гетерогенных системах, однако то обстоятельство, что в последних случаях рассматривались фаэовые превращении, идущие только па границах фаз.
несколько упрощало захачу. Тепло- и массообмен при химических и фазовых превращениях можно считать более общим случаем по сравнению с ранее рассмотренными, однако н эта задача, несмотря на свою сложность и общность, ве исчерпывает многообраэйя процессов тепло- и массообмепа. В частности, изучаемые процессы могут усложняться при наложении электромагнитных полей, что имеет место в практике современной техники. Процессы переноса теплоты теплопроводностью, конвекцвей и молекулярной дкффузней часто (особенно при высоких температурах) сопровождаются процессами теплового излучения. 850 Часть чгтеертая ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ Г . оа амат адеата» ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО НЗЛуоЛННЕ ое-т. ОпмсАиие пРОцессА Процессы лучистого теплообмена получили широкое распространение в теплотехнике, ядерной энергетике, ракетной технике, металлургии, сушильной технике, хнмической технологии, светотехнике.
гелиотехннке и др. Тепловое излучение представляет собой пропгсс распростраяення внутренней энергии излучающего тела путем электромагнитных воли. Электромагнитными волнамв называют электромагнитные возмущения, исходящие из излучаемого тела и распространяющиеся н ваку>ме со скоростью света с=й !Со ьт/с. При поглощении электромагнитных волн какими-либо другимя телами они вновь превращаются в энергию теплового движения молекул.
Возб>дителями электромагнитных волн являтстсн заряженные материальные частицы, т. е. электроны и ионы, входящие в состав вещества. При этом колебания ионов соответствуют излучению низкой частоты; излучение, обусловленное движением элеитронов, может иметь высокую частоту, если онн входят в тстав атаман и молекул и удерживанлся около своего равновесия значительными сидами.
В металлах многие электроны являются свободными. Поэтому в этом случае нельзя говорить о колебаниях около центров равновесия. Электроны движутся и при этом испытывают нерегулярное торможение. Вследствие этого излучение металлов приобретает характер импульсов и имеет волны равличиой частоты, в том числе волны низкой частоты. Помимо волновых свойств излучение обладает также и корпускуляриымя свойствами.
Корнускулярные свойства состоит в том, что лучистая энергия испускается и поглощается веществами не непрерывно, а отдельными дискретными порциями в квантами света или фотонами. Испускаемый фотон — частица материн, обладающая энергией, количеством движения и электромагяитиой массой. Поэтому тепловое излучение можно рассматривать как фотонный газ. Прохождение фотонов через вещество есть процесс поглощения и последующьго испускания энергии фотонов атомами и молекулами этого вещества.
Таким образом, излучение имеет двойственный характер, так как обладает свойстовми непрерывности поля электромагнитных волн н свойствамн дттскрептост>Ь типичнымя для фотонов. Синтезом обоих свойств является представление, согласно которому энергия и Импульсы сосредоточиваются в фотояак, а вероятность нахождения их я том илв ивом месте пространства — в волязх.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
