
- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Теплопроводность
- •1.1 Основной закон теплопроводности
- •Стационарная теплопроводность плоской стенки
- •Однородная стенка
- •1.2.2. Многослойная стенка
- •Стационарная теплопроводность цилиндрической стенки
- •Однородная стенка
- •1.3. 2 Многослойная стенка
- •1.3. 3 Упрощение расчетных формул (дополнительные сведения)
- •Стационарная теплопроводность шаровой стенки (дополнительные сведения)
- •Стационарная теплопроводность тел неправильной формы
- •1.6 Нестационарная теплопроводность
- •1.6.1 Общие понятия
- •1.6.2 Нагрев тел с равномерным температурным полем – «термически тонких тел»
- •1.6.2.1 Тепло на поверхность передается конвекцией.
- •1.6.3. Нагрев тел с неравномерным температурным полем. (термически массивных тел)
- •1.6.3.1 Нагрев при постоянной температуре поверхности
- •1.6.3. 2 Нагрев при постоянной плотности теплового потока через поверхность
- •1.6.3.3 Нагрев при передаче тепла конвекцией от среды с постоянной температурой
- •2 Конвективный теплообмен
- •2.1. Основные положения конвективного теплообмена
- •2. 2. Пограничный слой и уравнение теплообмена на границе раздела
- •2. 3. Дифференциальное уравнение теплопередачи конвекцией
- •2.4 Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена
- •2. 5 Моделирование процессов конвективного теплообмена
- •2. 6 Физический смысл критериев теплового подобия
- •2.7 Теплопередача конвекцией при свободном движении
- •2. 8 Теплопередача конвекцией в вынужденном потоке
- •2. 9 Теплообмен при продольном обтекании плиты, прямоугольного параллелепипеда
- •2.10 Значение теплопередачи конвекцией в нагревательных печах
- •3 Лучистый теплообмен
- •3.1 Общие положения
- •3.2 Основные понятия
- •3.3 Законы теплового излучения для условия равновесной среды
- •3.4 Лучистый теплообмен между двумя серыми телами
- •3.4.1 Две небольшие и далекие поверхности
- •3.4.2 Лучистый теплообмен между двумя телами,
- •3.5 Лучистый теплообмен в замкнутой системе тел
- •3.6 Теплообмен излучением при установке экранов
- •3.7 Излучение через отверстие в печных стенах
- •3.8 Теплообмен между газами и твердыми телами
- •3.8.1 Особенности излучения газов и паров
- •3.8.2 Уравнение переноса лучистой энергии
- •3.9 Лучистый теплообмен между газом и окружающими его стенками
- •3.10 Излучение факела пламени и карбюрация
- •3.11 Лучистый теплообмен одновременно с конвекцией
- •Перечень ссылок
3.5 Лучистый теплообмен в замкнутой системе тел
Под замкнутой системой понимается система тел, которая ограничивает пространство со всех сторон.
В замкнутой системе, состоящей из двух серых тел произвольной формы результирующий тепловой поток на поверхность 2 находим из выражения
.
(149)
Разделив числитель
и знаменатель в правой части этого
выражения на коэффициент лучеиспускания
абсолютно черного тела Со
и принимая во внимание, что в соответствие
со свойством взаимности средних угловых
коэффициентов излучения
,
получим окончательно
.
(150)
Выражение (150) для результирующего теплового потока записывают обычно в виде
,
.
Отсюда легко получить более простые частные формулы, соответствующие отдельным конкретным случаям. Так для случая двух больших параллельных поверхностей, расположенных на близком расстоянии φ12 = φ21 = 1 значение С легко вычисляются по формуле
,
Вт/м2К4.
(151)
Для случая двух
концентрических шаровых поверхностей
или двух коаксиальных цилиндров (одно
тело внутри другого) угловой коэффициент
с внутреннего тела на внешнее φ12
= 1, а с внешнего тела на внутреннее
и при этом
,
Вт/м2К4.
(152)
3.6 Теплообмен излучением при установке экранов
В тех случаях, когда требуется уменьшить лучистый тепловой поток, на его пути могут быть установлены экраны, т.е. тонкие листы из непрозрачного материала, например металла.
Предположим, что имеются две большие параллельные плоские поверхности 1 и 2, расположенные одна против другой так, что расстояние между ними мало по сравнению с их размерами. Пусть каждая из поверхностей F и их температуры соответственно равны Т1 и Т2, а коэффициенты излучения известны и одинаковы С1 = С2. Для такой пары поверхностей приведенный коэффициент излучения будет равен
,
Вт/м2К4.
(153)
Вставим в промежуток между этими поверхностями тонкий металлический экран, коэффициент излучения для обеих поверхностей пусть также будет С. Так как экран сделан из тонкого металлического листа, то обе его стороны будут иметь одинаковую температуру Тэ, которая пока неизвестна. Найти ее можно, приравняв поток тепла, передаваемый с поверхности 1 к экрану, и поток тепла, передаваемый с экрана на поверхность 2:
.
(154)
Решив это уравнение, легко найти температуру экрана:
,
К. (155)
Обозначим тепловой поток, передаваемый с поверхности 1 на поверхность 2 при установке одного экрана, через Q1. Эту величину определим, воспользовавшись найденными выше значениями Тэ
(156)
Следовательно, при установке одного экрана лучистый тепловой поток уменьшится в два раза, если при этом приведенный коэффициент излучения остается без изменений. Если таких экранов установлено последовательно п штук, то можно показать, что лучистый тепловой поток, передаваемый при этом будет уменьшен в (п + 1) раз и составит:
(157)
Если установлен только один экран с Сэ, значительно меньше коэффициента излучения поверхностей, между которыми он установлен, то количество передаваемого тепла будет уменьшено не в два раза, а в значительно большей степени. Это обеспечивается резким снижением степени черноты экрана. В этом случае приведенный коэффициент излучения без экрана по-прежнему будет равен
,
Вт/м2К4,
а при установке экрана он уменьшается до величины
,
Вт/м2К4.
(158)
Температура экрана
в этом случае не изменяется, так как
приведенный коэффициент излучения С´
одинаков с обеих сторон экрана. Но
количество передаваемого тепла уменьшится
более чем в два раза. А именно: в
раза. Чем меньше Сэ,
тем меньше С´
и тем больше это отношение.