54.Теплообмен излучением между телами произвольно расположенными в пространстве. Угловые коэффициенты и их свойства

У гловой коэффициент определяет долю диффузно распределенной энергии излучения, которая передается с одной поверхности на другую. Физический смысл углового коэффициента можно уяснить на примере двух поверхностей. Поток излучения, покидающий поверхность 1, равномерно распределяется по полусфере над этой поверхностью. Если в рассматриваемом пространстве над поверхностью 1 располагается другая поверхность 2 с определенной площадью, то угловой коэффициент φ₁₂ определяет ту часть энергии излучения, которая попадает с поверхности 1 на поверхность 2 Первый индекс относится к излучающей поверхности, второй – к облучаемой. Угловые коэффициенты обладают свойством взаимности, т.е. В замкнутой системе вся энергия излучения, исходящая с любой поверхности, распределяется по остальным поверхностям системы так, что ,где n – число поверхностей, образующих замкнутую систему. Это свойство угловых коэффициентов называется свойством замыкаемости.

Рассмотрим два черных тела с температурами Т₁ и Т₂. Поток теплоты от элемента поверхности тела 1 dF₁, к элементу поверхности тела 2 dF₂ в соответствии с рисунком 9.5 будет равен , где – телесный угол, под которым из dF₁ видна площадка dF₂ ; r – расстояние между ними.Полный поток излучения, исходящий от площади dF₁, .

По определению угловой коэффициент между двумя элементарными площадками равен . Средние угловые коэффициенты для двух тел можно получить интегрированием (9.22) по их поверхностям , . Результирующий полный поток излучения между телами 1 и 2 .В соответствии с законом Стефана – Больцмана ,или с учетом свойства взаимности .Результирующий полный поток излучения для системы, состоящей из серых тел, найдем, используя потоки эффективного излучения ,

откуда найдем – приведенная степень черноты пары тел, являющаяся оптико-геометрическим параметром.

55. Классификация теплообменников

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Рекуперативными называются такие аппараты, в которых теп­лота от горячего теплоносителя к холодному передается через раз­деляющую их стенку. Примером таких аппаратов являются паро­генераторы, подогреватели, конденсаторы. Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости теплота вос­принимается стенками аппарата и в них аккумулируется, при про­текании холодной жидкости эта аккумулированная теплота ею вос­принимается. Примером таких аппаратов являются регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и др. В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс пере­дачи теплоты неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются также поверхност­ными. В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача проте­кает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и др. назначение их в конце концов одно и то же, это – передача теплоты от одной, горячей, жидкости к другой, холодной.