15. Вынужденная конвекция (ламинарный и турбулентный режим, критерий рейнольдса).

При движении реальных жидкостей возникают силы внутреннего трения. Взаимодействие этих сил с силами инерции приводит к тому, что движение реальной жидкости может происходить в двух принципиально различных режимах:

• ламинарный ( слоистый)

• турбулентный ( вихреобразный)

Ламинарным наз. такое движение, при котором слои газа перемещаются параллельно одна другой не пересекаясь. Характерной особенностью ламинарного режима явл. параболическое распределение скоростей по сечению потока. При этом все характеристики потока ( скорость, давление, температура и т.д.) представляет собой плавно изменяющиеся гладкие функции координат и времени (при нестационарном движении).

При турбулентном режиме в потоке возникают множество вихрей, что приводит к интенсивному перемешиванию газа. Частицы жидкости движутся по сложным ломаным, многократно пересекающимся ломаным, а все характеристики потока представляют собой пульсирующим, скачкообразном и хаотичные функции координаты времени. При турбулентном режиме происходят процессы поперечного переноса не только за счёт молекулярного механизма, но также за счёт макроскопического перемешивания. Распределение скоростей при этом режиме более равномерно, чем при ламинарном и имеет вид усечённой параболы.

Пределы ламинарного и турбулентного движения были установлены Рейнольдцем:

– площадь сечения канала

– периметр сечения

Re > 2300 – турбулентный режим

Re > 2300 – ламинарный режим

Передача теплоты в турбулентном режиме осуществляется в результате интенсивного перемешивания. Передача теплоты в пределах пограничного ламинарного слоя происходит только теплопроводностью, поэтому для большинства теплоносителей интенсивность теплоотдачи в основном определяется термическим сопротивлением пограничного слоя. Величина, которого значительно превышает тепловое сопротивление потока. При увеличении скорости движения среды толщина пограничного слоя уменьшается, что и вызывает увеличение коэфф. теплоотдачи ɑ.

16. Теплообмен излучением. Основные законы теплообмена излучением.

Происходит при помощи электромагнитных волн, распределение которых возможно даже в вакууме. Излучение свойственно любому телу при условии, что его t-ра отличается от абсолютного 0. Чем выше t-ра тела, тем больше его тепловое излучение. Суммарное излучение, испускаемое телом по всему спектру длин волн, наз. интегральным. Излучение, испускаемое при определённой длине волн, наз. монохроматическим. Тело поглощающее всё падующее на него излучения, наз. абсолютно чёрным, которое отражает все излучения – абсолютно белым телом. Для реальных тел характерно частичное поглощение и отражение энергии. Такие тела наз. серыми. ЗАКОНЫ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ.

Закон Планка. Интенсивность монохроматического излучения зависит от температуры и длины волны. . , - универсальная постоянная Планка, – скорость света, k – постоянная Больцмана.

Закон Стефана-Больцмана. Для реальных процессов чаще всего определяют полное излучение, т.е. суммарное при всех длин волн. В этом случае тепловой поток определяется по формуле , =5,67 Вт/(м² К⁴). Поскольку излучение серого тела по интенсивности составляет некоторую долю излучения абсолютно чёрного тела используют степень черноты. Степень черноты – это отклонение излучательной способности серого тела к излучательной способности абсолютно чёрного тела. С учётом этого з-н Стефана-Больцмана для серого тела записывают

Закон Кирхгофа. Связь между излучательной и поглощательной способностью опр. з-ном Кирхгофа. , отсюда следует . поглощательная способность (А) численно равна степени черноты тела, т.е. степень черноты хар-т как излучительную, так и поглощательную способность. Если =0,7, это означает, что такое тело излучает энергии на 30% меньше, чем чёрное и поглощает 70% падающей на него энергии.

Закон Ланберга. Применяется для определения кол-ва теплоты, излучаемое под тем или иным углом к излучающей поверхности.

– тепл. излучение во всех направлениях площадки; – тепловой поток по нормали; – тепл. поток под углом к нормали; – угол между направлением луча и нормалью

Закон квадратных расстояний. Плотность лучистого потока зависит от расстояния от источника к тепловоспринимающей поверхности и опр. по з-ну квадратных расстояний . q₁ – плотность тепл. потока на расстоянии 1 метр от источника.