236
.pdf
обращенные внутрь зазора, имеют температуру θ1 =-183оС, θ2 =27оС, а зазор вакуумирован.
/4-5/. Определить степень черноты газовой смеси, находящейся в сферическом сосуде, диаметром d =1м. Состав смеси по объему: 60% CO2и 40% паров воды, температура газов t =300оС, давление 105 Па.
Ответ: εг =0,416.
/4-6/. В трубах воздухоподогревателя парового котла протекают дымовые газы следующего состава: 76% азота, 13% углекислого газа и 11% паров воды, их парциальные давления соответственно равны: Pco2 =0,13 б; PH2O =0,11 б;
PN2 =0,76 б. Средняя температура газов tг=300оС,
внутренний диаметр труб dвн=50 мм, длина много больше диаметра. Определить собственное излучение газов.
5. Теплопередача и сложный теплообмен
|
Процесс переноса |
|
тепловой энергии от |
|
одного рабочего тела 1 к |
|
другому 2 через |
|
разделяющую их |
|
твердую стенку при |
|
наличии между ними |
|
разности |
Рис. 5.1. |
температур t1 > .t2 , |
|
44 |
ε1 иε2 - степень черноты поверхности тел.
Лучистый теплообмен между телами, когда одно тело (обязательно должно быть выпуклым) расположено внутри другого рассчитывается по формуле (4.5.), но
εпр = |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
(4.7.) |
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
1 |
|
||||||
+ |
|
|
|
|
||||||
|
ε |
|
F |
|
ε |
|
|
|||
|
1 |
|
|
2 |
−1 |
|
||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
F = F1- площадь меньшего тела, м2. Для снижения интенсивности лучистого теплопереноса между телами используются экраны, располагаемые между ними. Эффективность зависит как от количества экранов, так и их степени черноты. При одинаковой степени черноты тел, расположенных параллельно, и экранов, помещенных между ними, лучистый теплообмен рассчитывается по формуле:
QN = |
Q |
(4.8.) |
N +1
где Q – количество теплоты без экранов; N – число экранов.
Излучение газов имеет ряд особенностей в отличие от твердых тел: излучают только двух и более атомные газы; излучают всем объемом, излучают и поглощают энергию избирательно в определенных длинах волн. Теплообмен излучением между газом и оболочкой может
быть рассчитан по формуле [1]: |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
T |
|
|
4 |
|
|
T |
|
4 |
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|||||
gг.т |
= ε′T εгС0 |
|
|
|
|
|
− |
|
T |
|
|
(4.9) |
|
100 |
|
100 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
www.mitht.ru/e-library
где |
εT = |
0,5(εТ +1) |
– |
степень |
черноты |
|
тела;εг = εСO 2 |
+βεH2O -степень |
|
черноты |
газов, |
||
соответственно C02 и H20, которые определяются |
||||||
графически по TГ; |
β- поправка на парциальное давление |
|||||
водяных паров.
Пример. Определить потери тепла путем излучения с поверхности стальной трубы d = 70 мм и l = 3 м при θ1=227оС, если эта труба находится: а) в большом кирпичном помещении, температура стенок которогоθ2 =
27оС; б) в кирпичном канале (0,3 х 0,3) при θ2 = 27оС. |
|
|
|||||||||||||||||||||
Решение: |
а) согласно условиям F1<<F2 |
по (4.7.)ε1 = |
|||||||||||||||||||||
ε2 по [1]ε1=0,79, тогда по (4.5.): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Q1−2 = 0,79 5,67 3,14 |
0,07 |
|
227 + 273 4 |
|
27 + 273 |
4 |
|||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
||||||||||||
100 |
|
|
100 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
=1,62кВт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) согласно (4.7.) |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
εпр |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=0,78 |
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
0,66 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
− |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,79 |
|
3,6 |
|
0,93 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Q1−2 = 0,78 5,67 3,14 |
0,07 |
|
227 + 273 4 |
|
27 + 273 |
4 |
|||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|||||||||||
100 |
|
|
|
100 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1,595 кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
на единицу длины ql = |
|
Q1−2 |
= |
1,595 |
|
=532 Вт . |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
n.м. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
/4-1/. Вычислить потери тепла в окружающую среду путем теплового излучения с 1 м2 топочной камеры парового котла, если обмуровка из огнеупорного кирпича и внешняя стальная обшивка выполнены с зазором, который можно считать малым по сравнению с размером топки. Температура внешней поверхности обмуровки равна θ1 =127оС, температура обшивки θ2 = 50оС, степень
черноты огнеупора ε1=0,8, а обшивки ε2 =0,6. Стенки
топки плоские.
/4-2/. Как изменяются тепловые потери q в окружающую среду, если между обмуровкой и обшивкой топки /4-1/ поставить стальной экран со степенью черноты
ε2 =0,6?
/4-3/. По коллектору, длина которого L =10 м, ширина и высота b =h = 1,5 м, проложен трубопровод, наружный диаметр которого равен 400 мм. Температура стен канала θ2 =17оС, температура стенки трубы θ1 = 227оС,
коэффициент излучения материала трубы С1 =4 мВт2к4 ,
стенок коллектора С2 =3 мВт2к4 . Определить лучистый
тепловой поток с 1 м2 трубы.
/4-4/. Цилиндрический сосуд с двойными стенками для хранения сжиженных газов выполнен из материала с коэффициентом поглощения A = 0,03. Поверхность внутреннего и внешнего цилиндров соответственно равны F1 =0,2 м2 и F2 = 0,3 м2. Определить лучистый тепловой поток, проникающий в сосуд, если поверхности стенок,
43
www.mitht.ru/e-library