- •Глава 1. Основные понятия и законы теплообмена
- •§ 1.1. Основные понятия и законы
- •§ 1.2. Теплофизические параметры и расчетные коэффициенты
- •Глава 2. Простейшие стационарные процессы теплопроводности
- •§ 2.1. Случай тонкой пластины
- •§ 2.2. Задачи для стенки тонкой трубы
- •§ 2.3. Теплопроводность в тонких длинных стержнях
- •Глава 3. Простейшие нестационарные процессы теплопроводности
- •§ 3.1. Нестационарный процесс теплопроводности в тонкой пластине и длинном цилиндре для граничных условий 3 рода
- •§ 3.2. Нестационарный процесс теплопроводности в сложных телах, образованных пересечением простых тел
- •§ 3.3. Применение регулярного теплового режима для определения характеристик теплообмена
- •Глава 4. Основы теории размерностей и подобия. Моделирование явлений переноса
- •§ 4.1. Понятие о физическом подобии и моделировании
- •§ 4.2. Использование методов подобия для приведения уравнений к безразмерному виду
- •Глава 5. Прикладная газогидродинамика технологических сред
- •§ 5.1. Газогидродинамика при течении в каналах
- •§ 5.2. Основы расчета гидравлического сопротивления в каналах
- •Глава 6. Теплоотдача тел, омываемых внешним вынужденным потоком жидкости
- •§ 6.1. Расчет пограничных слоев
- •§ 6.2. Использование расчетных зависимостей для расчета стационарного теплообмена
- •Глава 7. Теплообмен при естественной конвекции
- •§ 7.1. Использование расчетных зависимостей для конкретных задач естественной конвекции
- •Глава 8. Теплообмен в двухфазных средах
- •§ 8.1. Расчет кризиса теплоотдачи при кипении
- •§ 8.2. Расчет теплообмена при кипении в большом объеме
- •§ 8.3. Расчет теплообмена при кипении в каналах
- •Глава 9. Лучистый теплообмен
- •§ 9.1. Использование закона Планка для расчетов
- •§ 9.2. Расчет теплообмена между твердыми телами в прозрачной среде
- •§ 9.3. Расчет теплообмена излучением в поглощающей среде
- •Глава 1. Основные понятия и законы теплообмена 3
§ 8.2. Расчет теплообмена при кипении в большом объеме
Задача 8.2.1. Для условий задачи 8.1.1 рассчитать температуру на поверхности испарителя.
Ответ: температура на испарителеtи= 131С.
Указания к решению: q= (tн–tж), находится скрытая теплота парообразования:
r= 2,2106Дж/кг.
Рассчитывается тепловая нагрузка q:
Qполезн=r G = 1,1103Вт;Qпотерь=ек(tн–tос)F2= 100 Вт;
Q=Qполезн +Qпотерь= 1,2 кВт;
.
Полученное значение сравнить с критической тепловой нагрузкой, рассчитанной в задаче 8.1.1. Так как рассчитанное qв девять раз меньшеqкр, то иReбудет в девять раз меньшеReкр. ДляRe = 4,6 используется формула для развитого кипения (Re = 4,6 Reграничн= 10‑2).
.
После определения Nu, можно приступить к расчету:
.
Далее вычисляется искомая температура:
q=(tи – tн), следовательно,.
§ 8.3. Расчет теплообмена при кипении в каналах
Задача 8.3.1.Внутри трубы с внутренним диаметромd= 18 мм движется кипящая вода со скоростьюw = 1 м/с. Вода находится под давлениемP = 8 бар.
Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде, если температура внутренней поверхности трубы tc = 173 C.
Ответ:= 8040 Вт/м2С.
Указания к решению:определяется значение коэффициента теплоотдачи для вынужденной конвекции при движении однофазной жидкостиw. ПриP = 8 бар:ж= 0,81 10–6 м2/с,ж= 0,679 Вт/мС, Prж = 1,05. Приt = 173 CPrc = 1,04.
, следовательно,
коэффициент теплоотдачи .
Определяется значение коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении в большом объеме к. Приts = 170,4 C:l = 1,07 10–6м,/rp = 44,2 10–2 1/C.
,
следовательно, расчет ведется по формуле
.
Коэффициент теплопередачи .
Так как к / w < 0,5, то интенсивность теплообмена определяется целиком вынужденным движением и=w = 8040 Вт/м2С.
Задача 8.3.2.Определить температуруtc внутренней поверхности трубы, по которой движется кипящая вода, если тепловая нагрузка поверхностиq = 4,3 105 Вт/м2, скорость и давление воды соответственноw = 4 м/с иP = 15,7 бар, и внутренний диаметр трубыd = 12 мм.
Ответ:tc = 210,4 C.
Указания к решению:см. задачу 8.3.1.
Глава 9. Лучистый теплообмен
§ 9.1. Использование закона Планка для расчетов
Задача 9.1.1.Прибор для измерения высоких температур - оптический пирометр - основан на сравнении яркости исследуемого тела с яркостью нити накаливания. Прибор проградуирован по излучению абсолютно черного источника и поэтому измеряет температуру, которую имело бы абсолютно черное тело при той же яркости излучения, какой обладает исследуемое тело. В пирометре используется красный светофильтр с длиной волны= 0,65 мк.
Какова истинная температура тела, если пирометр зарегистрировал температуру 1400 C, а степень черноты тела (при= 0,65 мк) равна 0,6?
Ответ:t= 1467С.
Указания к решению: яркость исследуемого тела
,
где T - абсолютная температура исследуемого тела.
Яркость абсолютно черного тела
,
где T0 - абсолютная температура черного тела; приB = B0 это будет температура, которую показывает пирометр.
Так как в нашем случае С2/T0 = 13,2, тозначительно больше единицы. Поэтому в формулах единицей в знаменателе можно пренебречь по сравнению с. Из условияB = B0 получим:
,
откуда
.
Температура тела t = 1740 – 273 = 1467 C.
Задача 9.1.2. Температура тела измеряется двумя оптическими пирометрами с разными светофильтрами. В первом пирометре установлен красный светофильтр (1= 0,65 мк), во втором - зеленый (2= 0,50 мк). Температуры, показываемые пирометрами, соответственно равныt01 = 1400 Cиt02 = 1420 C.
Найти истинную температуру тела и степень его черноты, считая тело серым.
Ответ:t = 1492 C;= 0,71.
Указания к решению:используя формулы, полученные в решении задачи 9.1.1, можно записать систему уравнений:
.
Для серого тела 1=2=. Из полученной системы уравнений получаются выражения дляT и:
;
.
Откуда
.