9. Распределение лучистой энергии, падающей на тело

Лучистая энергия, испускаемая на какое-либо тело, в зависимости от его физических свойств, формы и состояния поверхности, частично по­глощается этим телом и переходит в тепловую энергию, а остальная часть отражается и частично проходит через него (рис.1), т.е.

Qo = Qa + Qr +Qd

Разделив обе части равенства на Q_o, получим:

= или 1 = А + R + D, где A = Q_a /Q_o - поглощательная способ­ность тела; R = Q_r /Q_o - отражательная способ­ность тела;D = Q_d / Q_o - пропускная способность тела.

Рис.1. Схема распределения лучистой энергии, падающей на тело: Qo - общее количество лу­чистой энергии, падающей на те­ло; Qa , Qr , Qd - соответствен­но количество лучистой энергии, поглощенной, отраженной и прошедшей через него.

Величины A, R, D являются безразмерными коэффициентами по­глощения, отражения и пропускания. В зависимости от физических свойств тела, его температуры и длины волны падающего излучения эти коэффициенты имеют разные численные значения. А в частных случаях они могут быть равны нулю.

Так если коэффициент поглощения А = 1(т.е. R = D = 0), то тело полностью поглощает все подающие на него лучи и называется абсолютно черным телом. Если коэффициент отражения R = 1(т.е. A=D = 0), то тело полно­стью отражает падающие на него лучи и явл. зеркальным, при правильном на рассеянном отражении, или абсолютно белым телом, при рассеянном отражении. Если D = 1 (т.е. R = A = 0), то тело пропускает через себя все па­дающие на него лучи. Такое тело называется абсолютно проницаемым (прозрачным).

10. Характер распределения температур при теплопередаче через плоскую стенку.

Для однослойной плоской стенки (рис. 1.2) при условии распространения теплоты только вдоль оси х (температурное поле в стенке будет одномер­ным и изотермическими поверхностями будут плос­кости, параллельные поверхностям стенки) закон Фурье запишется аналитически в следующем виде:

(1.16)

где δ - толщина стенки, м;

R = δ/λ - термическое сопротивление стенки, (м²∙К)/Вт.

Общее количество теплоты, проходящей за 1 ч через стенку с площадью поверхности F , м² , опре­деляется как: Q=q∙F

Для многослойной плоской стенки (рис. 1.3), состоящей их п слоев, плотно прилегающих друг к другу, при стационарном режиме тепловые потоки, походящие через каждый из слоев, одинаковы. По­этому для каждого слоя можно написать:

Если из этих уравнений выразить разницу температур, а затем просуммировать правую и левую части этих равенств, то получится уравнение для определения плот­ности теплового потока для многослойной стенки:

где R = R₁ + R₂ +... + R_n - общее термическое сопротивление многослой­ной стенки, равное сумме термических сопротивлений отдельных слоев.

11. Характер изменения температур теплоносителей при прямотоке и противотоке в теплообменниках

Сопоставление температурных режимов работы теплообменных аппаратов при прямотоке и противотоке позволяет отметить, что при прямотоке максимальный температурный напор наблюдается у входа в теплообменный аппарат; затем этот напор уменьшается, достигая своего минимального значения у выхода из аппарата. В противоположность этому при противотоке температурный напор более равномерно распределяется вдоль поверхности.

а) прямоток

б) противоток

Температурный напор вдоль поверхности при прямотоке изменяется сильнее, чем при противотоке.

Во всех случаях при прямотоке передается меньшее количество теплоты, т.е. противоток более экономичен по сравнению с прямотоком.

Чтобы выявить преимущество одной схемы перед другой, достаточно сравнить количество передаваемой теплоты при прямотоке и противотоке при равенстве прочих условий.

Во всех остальных случаях при одной и той же поверхности нагрева и одинаковых крайних температурах теплоносителей при прямотоке передается меньше теплоты, чем при противотоке.