33. Конвекция

Передача тепла конвекцией заключается в переносе тепла путем перемещения самих частиц газа или жидкости, что сопровождается также теплопроводностью, т. е. передачей тепла от одной частицы к другой — соседней. Тепло передается конвекцией от жидкостей и газов к твердым телам, и наоборот. При этом частицы газа или жидкости, соприкасающиеся с твердой поверхностью, отдают ей свое тепло (или нагреваются от нее). После теплообмена подвижные частицы удаляются, а на их место приходят новые. Количество тепла, передаваемое путем конвекции за единицу времени, определяется по формуле

Коэффициент теплоотдачи соответствует количеству тепла, которое передается на 1 м2 поверхности нагрева за 1 ч при разности температур в 1° и зависит от характера потока газа (ламинарного или турбулентного), скорости его движения, расположения и формы поверхности нагрева и физических свойств среды. Коэффициент теплоотдачи конвекцией больше при турбулентном движении и больших скоростях потока газа, так как при этом в единицу времени большее количество частиц газа будет соприкасаться с нагреваемой поверхностью. Коэффициент теплоотдачи увеличивается также при шероховатой поверхности и форме, способствующей завихрению потока газа.

Значения коэффициента теплоотдачи конвекцией определяются для различных случаев экспериментальным путем. Для газов при естественной конвекции коэффициент теплоотдачи лежит в пределах 6—35 Вт/ (м2-град) [5—30 ккал/ (м2-ч-град)],а при турбулентном движении в трубах или между ними—12— 115 Вт/{м2-град) [10—100 ккал/(м2-ч-град)].

34. Теплообмен излучением

Излучением тепло передается одним телом другому путем лучистой энергии без посредства материальной среды. Количество энергии, излучаемой телом, зависит от его температуры: чем выше температура тела, тем большее количество лучистой энергии оно выделяет. По закону Стефана — Больцмана количество тепла, передаваемого излучением от одного тела другому, пропорционально разности четвертых степеней температур тел

Коэффициент лучеиспускания всех тел С меньше коэффициента лучеиспускания абсолютно черного тела Cs. Отношение лучеиспускания данного тела к лучеиспусканию абсолютно черного тела называется относительной лучеиспускательной способностью, или степенью черноты

Коэффициент излучения С для большинства твердых тел лежит в пределах 3,5—5,3 Вг/(ж2-°К4) [3—4,6 ккал/(м2.ч.°К4)]. Коэффициент излучения газов зависит от их состава, толщины слоя и температуры. Практически в дымовых газах лучеиспускательной способностью обладают только С02 и Н20; чем больше содержание их в газе и чем больше толщина газового слоя и его температура, тем больше коэффициент излучения. Значительно увеличивает лучеиспускание слоя наличие в нем светящихся раскаленных частиц сажи (светящееся углеводородное пламя).

35. Параметры влажн.Воздуха

Характеристическими пара­метрами для влажного газа являются: давление (общее) р, парци­альное давление водяного пара р_п и сухого воздуха р_в, темпера­тура Т, удельный объем v, удельный вес γ, влагосодержание d, относительная влажность φ, теплоемкость с и теплосодержание J. По закону Дальтона, общее давление влажного газа как смеси, равно

Р = Рв + Р_П кг/м² ,

Влагосодержанием называется отношение веса влаги в данной смеси к весу сухой части смеси. Таким образом, влагосодер­жание выражается величиной х кг/кг ,-или d= 1000 х г/кг.

В смеси газов объем каждого газа будет равен общему объему смеси V м³, а температура — общей температуре смеси Т° K.

Относительной влажностью газа φ называется отношение данной абсолютной влажности газа γ_п кг/м³ к макси­мальной γ_н кг/м³, которая может удерживаться в 1м³ газа без конденсации влаги при данном давлении р и данной температуре t. Величины γ_н и р_н (давление насыщения) находят по таблицам cyхого насыщенного водяного пара по заданной температуре:

Удельный вес влажного воздуха можно найти так:

Откуда видно, что влажный воздух имеет меньший удельный вес, чем сухой воздух при том же общем давлении р.

Удельную теплоемкость газовой смеси также oтносят к 1 кг сухого газа, что для влажного воздуха дает (при с_в=0,24 с_п= 0,47 ккал/кг град)

с=0,24 + 0,47d/1000— [ккал\кг град].

Теплосодержание влажного воздуха, отнесенное к 1 кг сухого воздуха (ккал/г):

J = 0,24t+ (595+ 0,47t) х =0,24t+ (595 + 0,47t)d/1000

Здесь первое слагаемое представляет собой теплосодержание 1 кг сухого воздуха, а второе—теплосодержание находящегося в смеси с ним перегретого водяного пара при атмосферном давлении при данной температуре. Водяные пары в газовой смеси перегреты, если ее температура выше температуры «точки росы». При охлаждении смеси до температуры точки росы газ становится сухим насыщенным (φ= 100%), при дальнейшем охлаждении смеси начинает конденсироваться влага.