Курс лекций по ТМО_ Абузова Ф[1].Ф

На шероховатой поверхности коэффициент теплоотдачи снижается,

т.к. возрастает толщина плёнки (7.3).

где pв – парциальное давление воздуха; pп – парциальное давление пара.

Содержание неконденсирующихся газов уменьшает коэффициент теплоотдачи, т.к. воздух накапливается у поверхности конденсатной плён-

ки.

Рис. 7.5. Давление и температура вблизи плёнки

∙ Скорость и направление движения пара.

64

Поглощение – это превращение падающей на тело лучистой энергии во внутреннюю.

Передача теплоты, обусловленная взаимным излучением и погло-

щением тел, имеющих разную температуру, называется теплообменом

излучением.

Перенос лучистой энергии рассматривается как с точки зрения элек-

тромагнитной, так и квантовой теории.

Если поделить члены правой части на величину Eпад , получим:

∙Епогл = A – коэффициент поглощения;

Епад

∙Еотр = R – коэффициент отражения;

Епад

∙Епропуск = D – коэффициент проницаемости.

Епад

Если A =1, тело – абсолютно чёрное (~сажа); R =1, тело – абсолют-

но белое (~зеркало); D =1, тело – абсолютно прозрачное (~стекло). В при-

роде нет абсолютно черных, белых и прозрачных тел.

Эти коэффициенты относятся к узкому диапазону длин волн от λ до

λ +dλ . Для разных диапазонов коэффициенты меняются. Аλ, Rλ – моно-

66

хроматичное излучение. Иней и снег в области тепловых волн – практиче-

ски чёрные тела ( A =0,95 ÷0,98 ).

Основные законы теплового излучения

Суммарное количество энергии, излучённое на всех длинах волн в

единицу времени, называется полным потоком теплового излучения Е.

Энергия при определённом значении λ (в узком диапазоне λ) называ-

ется потоком монохроматического излучения Еλ.

Поверхностная плотность потока теплового излучения:

При одинаковой температуре t излучаемая энергия распределяется различно при различных длинах волн λ, поэтому вводят спектральную плотность потока теплового излучения:

λ dλ

∙ Закон Планка При окружающих температурах наибольшее излучение наблюдается

в инфракрасной области.

где C1 =3,74 10−16 Вт ;

м2

C2 =1,44 10−2 м К .

67

∙ Закон Кирхгофа (следствие)

Абсолютно чёрное тело поглощает и излучает больше всех осталь-

ных тел.

Теплообмен излучением между реальными телами усложняется тем,

что часть излученной энергии многократно отражается от одной поверхно-

сти к другой, пока полностью не поглотится, поэтому для определения те-

плового потока, являющегося результатом теплообмена излучением, вво-

дится понятие эффективной плотности потока теплового излучения.

Пусть D =0 , A, R ≠0 , тогда для эффективной плотности потока теп-

лового излучения имеем:

где е – собственное излучение;

eпад (1−A) – отраженное излучение; eпад – энергия, падающая на тело извне.

Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде

Рассмотрим теплообмен излучением между телами на практике – те-

плообмен между 2-мя параллельными пластинами.

69

Таким методом можно решить задачу теплообмена излучением меж-

ду телом и оболочкой.

Чаще всего происходит совместный перенос теплоты КТО и излуче-

нием, тогда приблизительно считают αл :

71

1.7. Основы теплового расчёта теплообменных аппаратов

Теплообменный аппарат (ТОА) предназначен для передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному.

Краткая классификация ТОА

По принципу действия различают ТОА:

∙ Поверхностные:

o рекуперативные;

oрегенеративные.

∙Контактные:

oсмесительные;

oбарботажные.

∙С внутренним источником теплоты:

oэлектронагреватели;

o реакторы АЭС.

В рекуперативных ТОА оба теплоносителя движутся одновремен-

но, причём они разделены твёрдой стенкой.

В регенеративных ТОА поверхность теплообмена попеременно

омывается то горячим, то холодным теплоносителем.

В смесительных ТОА теплообмен обеспечивается в результате

смешения двух теплоносителей (например, градирня).

72