Теплообмен Излучения (Лучистый теплообмен).

Лучистый теплообмен – перенос внутренней энергии электромагнитными волнами.

В природе существуют различные типы электромагнитных излучений, различающиеся длиной волны.

Видимый свет ;

Тепловые волны

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме

Твердые и жидкие среды – непрерывные волны

Газовые среды – линейные спектры

С повышением температуры излучаемого тела резко повышается интенсивность излучения.

С повышением и изменением температуры меняется качество излучения.

Если электромагнитные волны падают на поверхность тела, то они частично поглощаются телом, частично отражаются и частично проходят сквозь тело.

– энергия, поглощаемая телом.

– энергия падающее на тело.

– энергия, которая прошла сквозь тело.

Частные случаи:

1. 

Тело, поглощающее всю энергию, называется абсолютно черным телом.

2. 

Тело, отражающее всю энергию, называется абсолютно белым телом.

3. 

Тело, пропускающее всю энергию, называется прозрачным телом или деотермичным телом.

Основные законы теплового излучения.

Закон Планка.

Закон отражает зависимость спектральной интенсивности абсолютно черного тела от длины волны.

– постоянные планка

– длина волны

– абсолютная температура

Закон смещения Вина.

С повышением температуры максимальная интенсивность абсолютно черного тела смещается в сторону малых длин волн.

Закон Стефана-Больцмана.

Излучаемая способность абсолютно черного тела пропорциональна температуре в четвертой степени.

– коэффициент излучения абсолютно черного тела

= 5.67

Т – абсолютная температура.

Серое тело имеет непрерывный спектр излучения и отношение селективной интенсивности излучения серого тела соотносящее селективной интенсивности абсолютно черного тела для всех длин и температур постоянно.

Закон Ламберта.

Количество энергии излучаемое поверхностью абсолютно черного тела в каком-то направлении пропорциональна cos угла между нормалью поверхности тел и направления излучения.

Закон Кирхгофа.

Отношение излучаемой способности тела к его поглощаемой способности равно излучаемой способности абсолютно черного тела приданной температуре.

Следование из закона Кирхгофа:

Особенности излучения газа:

1. Излучение или поглощение энергии объемом.

2. У газа линейчатые спектры

Одноатомные или двухатомные газы прозрачные для теплового излучения

На газы не распространяется закон Стефана-Больцмана:

Теплообменные аппараты.

Теплообменные аппараты – это устройства предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

Теплоносителями часто бывают жидкости или газы.

Классификация теплообмена:

По назначению:

1. Нагреватели

2. Охладители

3. Испарители

4. Конденсаторы

5. Паропреобразователи

6. Химические реакторы

И т.д.

По принципу действия:

1. Регуперативные

2. Регенеративные

3. Смесительные

По режиму работы:

1. Непрерывного действия

2. Периодического действия

По конструкции теплопередающей поверхности:

1. Трубчатые

2. Пластинчатые

3. Стиральные

4. Ребристые

И т.д.

По направлению движения теплоносителей:

1. Прямоточные

2. Противоточные

3. С перекрестным током

В аппаратах теплота передается через собирательную стенку.

I – горячая вода

II – холодная вода

Секционный теплообмен.

Кожухотрубный теплообменный аппарат

I – горячий теплоноситель

II – холодный теплоноситель

1 – кожух

2 – трубный пучок

Водонагреватели-аккумуляторы.

Регенеративные теплообменные аппараты – это аппараты, в которых горячие и холодные соприкасаются с одной и той же теплоаккумулирующей теплопередаточной поверхностью.

Регенеративные теплообменники бывают переходного действия.

Схема спариного генератора периодного действия:

Достоинства:

Высокие рабочие температуры

Недостатки:

1. Переменные температуры теплоносителей в течении цикла работы

2. Подмешивание теплоносителей

Регенеративные теплообменники бывают непрерывного действия и постоянного.

Воздухонагреватель Юнгстрема с вращающейся насадкой.

I – горячий воздух

II – холодный воздух

1 – цилиндрический корпус

2 – вращающаяся насадка из металлических листов

Смесительные теплообменники

Горячие и холодные теплоносители непосредственно контактируют.

Диаэратор

1 – Диаэроционная колонна

2 – розетка для распрыскивания воды

3 – бак аккумулятора

Диаэратор предназначен для удаления воды

Главным достоинством диаэратора можно считать термическое сопротивление передач.