43. Лучистый теплообмен между телами.

Зная законы излучения, поглощения и отражения, а также зависимость излучения от направления, можно вывести расчетные формулы для лучистого теплообмена между непрозрачными телами. Если тело рассматривать обособленно от других, то в этом случае задача сводится к определению количества энергии, теряемого телом в окружающую среду. Составляя энергетический баланс, получаем : q=E_1эфф-Е_2эфф=Е1-А1Е_2эфф где Е1-собственное излучение тела;Е_1эфф=Е1+(1-А1) Е_1эфф- эффективное излучение тела;Е_2эфф- извне падающее на тело эффективное излучение окружающих тел. Приведенный способ расчета применяется в тех случаях, когда температура и плотность потока излучения окружающих тел не- неизвестны. В теплотехнических же расчетах обычно требуется рассчитать лучистый теплообмен между телами, качество поверхности, размеры и температура которых известны. По этим данным энергия излучения обоих тел всегда может быть определена на основании закона Стефана—Больцмана. В этом случае задача сводится к учету влияния формы и размеров тел, их взаимного расположения, расстояния между ними и их степени черноты.

Явление лучистого теплообмена — это сложный процесс многократных затухающих поглощений и отражений. Часть энергии, будучи излучена, вновь возвращается на первоисточник, тормозя этим процесс теплообмена.Теплообм.излучение – передача теплоты , связанная с превращением внутренней энергии тела в энергию электромагнитных волн или фотонов и последующим превращением энергии электромагнитных волн в энергию других тел.

Тепловой поток излучения между телами : Q1,2=ξ_прС0((T1/100)⁴-(T2/100)⁴)F1*φ1,2. Где ξ_пр приведенный коэф.теплового излучения системы 2 тел.F1 – площадь поверхности тела, φ1,2-средний угловой коэф.лучеиспускания или коэф.облученности, безразмерное число меньше 1 , которое показывает какая доля от всего теплового потока излучается одним телом со всей своей поверхности во все пространства достигает поверхности тела 2. φ1,2=Q1,2/Q1 Q1,2 – поток от 1 тела достигшей поверхности 2 тела, φ1,2F1= φ2,1F2-свойство угловых коэф. где – коэффициент излучения абсолютно черного тела.

44. Теплообменные аппараты , поверочный расчёт , понятие о водяных эквивалентах.

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. По принципу действия теплообменные аппараты могут быть разделены на рекуперативные, регенеративные и смесительные. Рекуперативными называются такие аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Примером таких аппаратов являются парогенераторы, подогреватели, конденсаторы и т. п. Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости теплота воспринимается стенками аппарата и в них аккумулируется, при протекании холодной жидкости эта аккумулированная теплота ею воспринимается. Примером таких аппаратов являются регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и др. В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс пере- передачи теплоты неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются также поверхностными. В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и др.

В тепловых расчетах важное значение имеет величина, называемая водяным эквивалентом, W, Дж/(с*°С), Вт/°С:W=G*Cp где G=wfp- массовый расход теплоносителя; w- скорость теплоносителя; р — плотность теплоносителя; f — площадь сечения канала. Если величину W ввести в уравнение теплового баланса: W1(t’1-t’’1)=W2(t’’2-t’2) ,

Последнее означает, что отношение изменений температур рабочих жидкостей обратно пропорционально отношению их водяных эквивалентов. Характер изменения температуры рабочих жидкостей вдоль поверхности нагрева зависит от схемы их движения и соотношения величин W1 и W2. Если в теплообменном аппарате горячая и холодная жидкости протекают параллельно и в одном направлении, то такая схема движения называется прямотоком. (рис. 8-1, а). Если жидкости протекают параллельно, но в прямо противоположном направлении,— противотоком (рис. 8-1,6). если жидкости протекают в перекрестном направлении,— перекрестным током (рис. 8-1, в). Помимо таких простых схем движения, на практике осуществляются и сложные: одновременно прямоток и противоток (рис. 8-1, г), многократно перекрестный ток, (рис. 8-1, д—ж) и т. д. В зависимости от того, осуществляется ли прямоток или противоток и W1 больше или меньше, чем W2, получаются четыре характерные пары кривых изменения температуры вдоль поверхности нагрева, представленные на рис. 8-2. Здесь по осям абсцисс отложена площадь поверхности нагрева F, а по осям ординат —температура рабочих жидкостей.

Поверочный расчёт – расчёт при кот., определ. режим работы аппарата, при заданных технологических условиях и оперед. температуры конечные теплоносителя. Расчет конечной температуры рабочих жидкостей. При решении такой задачи известными являются следующие величины: площадь поверхности нагрева F, коэффициент теплопередачи, величины W1 и W2 и начальные температуры t’1 и t'2 а искомыми: конечные температуры t’’1 и t’’2 и количество переданной теплоты Q. Количество теплоты, отдаваемое горячей жидкостью: Q=W1(t’1-t’’1). Соответственно для холодной жидкости: Q=W2(t’’2-t’2). Q=kF∆t следовательно Q= . Зная количество переданной теплоты легко определить и конечные температуры рабочих жидкостей. Прямоток.∆t1=t’1-t’’1=(t’1-t’2) =(t’1-t’2)П. Последнее уравнение показывает,что изменение температуры горячей жидкости ∆t1 равно некоторой доле П располагаемого начального температурного напора t’1-t’2; эта доля зависит только от двух безразмерных параметров W1/W2 и kF/W1. Изменения температуры холодной жидкости: ∆t2=t’’2-t’2=(t’1-t’2)W1/W2 =(t’1-t’2)W1/W2П. Определив изменения температур рабочих жидкостей и зная их начальные температуры, легко определить конечные: t’’1=t’1-∆t1 и t’’2=t’2+∆t2 Количество теплоты, передаваемой через поверхность теплообмена: Q_п=W1∆t1=W1(t’1-t’2)П .

Противоток. .∆t1=t’1-t’’1=(t’1-t’2) =(t’1-t’2)Z ;∆t2=t’’2-t’2=(t’1-t’2)W1/W2 =(t’1-t’2)W1/W2Z ; Q_z=W1∆t1=W1(t’1-t’2)Z .