Раздел 7. Указания по выполнению расчета теплообмена излучением

7 .1. Последовательность выполнения задания 3.1.

Исходные данные

t₁= t₂=

₁= ₂=

_э=

7 .1.1. Результирующий тепловой поток при теплообмене излучением между двумя параллельными поверхностями определяется из уравнения

Вт/м²

Рисунок 8 - Эскиз разреза боковой стенки топочной камеры с обшивкой и экраном

где Т₁=t₁+273, Т₂=t₂+273 - абсолютные температуры первой и второй поверхности, К;

С₀=5,67- коэффициент лучеиспускания для

абсолютно черного тела, Вт/(м² К);

, приведенная степень черноты системы 1-ой и 2-ой поверхностей.

Собственное излучение каждой поверхности, их эффективное и отраженное излучение определяют из уравнений

7.1.2. При наличии между поверхностями одного плоского экрана результирующий тепловой поток будет равен

где , приведенная степень черноты системы 1-ая поверхность - экран;

, приведенная степень черноты системы экран - 2-ая поверхность.

Рисунок 9 - Эскиз разреза муфельной печи с деталью

7.2. Последовательность выполнения задания 3.2.

Исходные данные

t₁= t₂=

F₁= t₂^''=

₁= d=

₂=

l=

7.2.1. Удельный тепловой поток при теплообмене излучением в системе 2-х тел, из которых одно находится внутри другого отнесенный к поверхности внутреннего тела, F₂, определяется из уравнения

,

где Q_л=q_лF₂ - полный тепловой поток при теплообмене излучением для данной системы двух тел;

F₂=dl+0,5d² – площадь поверхности второго тела, м²;

F₂ = dl + 0,5d² – площадь поверхности второго тела, м²;

- приведенная степень черноты данной системы двух тел.

К оэффициент теплоотдачи при излучении равен

График зависимости этих величин от температуры t₂ (Рис. 10) при изменении ее в пределах от t₂^' до t₂^'' строится в следующей последовательности.

Рисунок10 – График зависимости от температуры t₂

Задаются промежуточные значения t_2i­, начиная от t₂^' и кончая t₂^'', желательно через 100С.

По приведенным выше формулам вычисляют q_лi и _лi, при Т_2i=t_2i+273, строят требуемый график.

7.2.2. График зависимости температуры поверхности детали от времени ее нагрева (Рис. 11) строят используя значения q_лi , получен-ные при построении графиков в п. 7.2.1. при задании температуры t_2i от t_2i=t₂^' при i=1 и ₁=0 и до t_2i=t₂^''.

Задача решается методами теории нестационарной теплопроводности.

Безразмерная температура на поверхности детали определяется по уравнению нестационарной теплопроводности при нагревании бесконечно длинного цилиндра, которое с достаточной точностью справедливо при

где - , критерий Био;

• r₀ = 0,5d, радиус цилиндра;

• , критерий Фурье;

• , коэффициент температуропроводности стали, м²/с

• , время нагрева поверхности детали от t₂' до t_r=r0, сек;

• , безразмерная температура на поверхности детали при ее нагреве до t_r=r0

График зависимости t_2i=f­(_i) по Рис.11 строится в следующей последовательности.

Задаются промежуточные значения t_2i от t_2i=t'₂(i=1) до t_2i=t''₂, желательно через 200 С.

Рисунок 11 – График зависимости температуры поверхности детали от времени ее нагрева

По приведенным выше формулам вычисляют критерий (Bi­­), средний коэффициент температуропроводности а^ср_i, и средний коэффициент теплопередачи ^ср_i для средней температуры поверхности детали в данном интервале

В ычисляют безразмерную температуру нагрева _i в данном интервале температур от t_2i до t_2(i+1)

По данным графической зависимости _i = f(Bi, F₀) находим значение критерия (F₀)_i при заданных (Bi)_i и _i.

Из условия

, находим

Время для нагрева детали от t'₂ до t_2(i+1) равно _2(i+1) =_2i + _i.