8.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань

1. Основні критерії подібності та їх фізична суть.

2. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі в трубах і каналах (в’язкісний, в’язкісно-гравітаційний та турбулентний режим).

3. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі при поперечному обтіканні пучків труби та пучків труб.

4. Тепловіддача ребристих поверхонь.

5. Тепловіддача при конденсації.

6. Тепловіддача при кипінні.

9. Процеси теплообміну випромінюванням

9.1. Основні розрахункові рівняння

9.1.1. Закони теплового випромінювання

Закон Планка

де І_0 – спектральна інтенсивність випромінювання, Вт/м²;

 – довжина хвилі, м;

С₁ = 5,94410^-17 Втм² – перша константа випромінювання;

С₂ = 1,438810^-2 мК – друга константа випромінювання;

Т – температура тіла, К.

Закон Релея-Джінса

Якщо добуток  Т – великий порівняно з постійною С₂, то

Закон зміщення Віна

де _макс – довжина хвилі, якій відповідає максимальна густина випромінювання.

Закон Стефана-Больцмана

- для абсолютно чорного тіла;

- для сірого тіла;

 = Е/Е₀ = С/С₀ – степінь чорноти тіла;

Е₀ – густина потоку інтегрального випромінювання абсолютно чорного тіла;

Е – густина потоку інтегрального випромінювання сірого тіла;

С – випромінююча властивість сірого тіла;

С₀ = 5,67 Вт/м²К⁴ – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;

Закон Кірхгофа

 = А

де А – коефіцієнт поглинання.

Закон Ламберта

І_ = І_ncos,

де І_ – кутова густина інтегрального випромінювання;

І_n – густина потоку інтегрального випромінювання в напрямку по нормалі до поверхні;

 – кут між нормаллю і напрямком випромінювання.

9.1.2. Теплообмін випромінюванням між тілами у прозорому середовищі

9.1.2.1. Система плоскопаралельних тіл

Результативна густина теплового потоку між паралельними пластинами

Приведена степінь чорноти системи

Повний результативний потік

де F – площа поверхні теплообміну.

9.1.2.2. Система - тіло всередині оболонки

Якщо випромінювання проводиться в безмежний простір з температурою Т₂, приймається F₂F₁, тоді _пр=₁.

9.2. Види променистих потоків

Падаюча на тіло промениста енергія часткового поглинається, частково відбивається і частково пропускається

Е_пад = Е_погл + Е_відб + Е_пр.

Позначимо Е_погл /Е_пад = А; Е_відб / Е_пад = R; Е_пр / Е_пад = Д,

тоді

А + R + Д = 1

Сума енергії власного і відбитого випромінювання складає ефективне випромінювання

Е_еф = Е + Е_відб = Е + RЕ_пад

Різниця між променистим потоком, яке тіло випромінює у навколишній простір і потоком, який тіло отримує, називається результативним випромінюванням

q_р = Е - Е_погл = Е - А Е_пад.

Величина q_р може бути позитивною величиною, від’ємною і рівною нулю.

Взаємозв’язок між результативним і ефективним випромінюванням виражається формулою

Е_еф = q_р (1- 1/А) + Е/ А

Відбите випромінювання при Д=0

Е_відб = (1 - А) Е_пад = R  Е_пад.

У спеціальній літературі наводяться формули для розрахунку коефіцієнтів опромінення і взаємних поверхонь в типових випадках теплообміну випромінюванням.