32. Теплообмен излучением между двумя телами. Экраны.
Для исследования лучистого теплообмена используют различные методы:
Метод многократных отражений- исследуют изменение значений лучистой энергии по отдельным стадиям затухания, поглощений и отражений в процессе теплообмена данного тела с окружающими его телами.
метод эффективных потоков- основывается на исследование лучистого теплообмена с помощью величин характеризующих конечные эффекты теплообмена м/у телами данной излучающей системы.
Первая стенка поглощает 
,
отражает (1- 
)
.
Вторая стенка 
,
отражает
)
.
= 
+(1-
)
;
=
+(1-
)
.
Результирующий
тепловой поток q=
-
=
;
=
=
=
=
q
= 
-
=
=
=
- приведенный коэффициент поглощения
-приведенная степень черноты
33. Интенсификация процессов теплорередачи.
Согласно уравнению теплопередачи:
,
для интенсификации теплопередачи нужно либо увеличить числитель (tж1-tж2) либо уменьшить термическое сопротивление теплопередачи Rk. Температуры теплоносителей обусловлены требованиями технологического процесса, поэтому изменить их обычно не удается.
Термическое сопротивление теплопередачи Rk, можно уменьшить, воздействуя на любую из составляющих R1, R, R2. Однако, эффективнее уменьшить наибольшее из слагаемых:
,
Значит, если R намного меньше R1 и R2, то для существенного уменьшения Rk необходимо уменьшить R той жидкости, которая имеет меньший коэффициент теплоотдачи . То есть, допустим, оребрять стенку необходимо со стороны жидкости с меньшим коэффициентом теплоотдачи .
Аналогичного результата можно достичь увеличив и больший коэффициент теплоотдачи, но для этого требуются дополнительные затраты мощности на увеличение скорости течения теплоносителя.
35. Теплообменные аппараты.
Теплообменные аппараты (теплообменники) - устройства, предназначенные для передачи тепла от одного теплоносителя к другому.
По принципу действия теплообменники подразделяются на 3 вида: рекуперативные, регенеративные и смесительные.
1) В рекуперативных теплообменниках теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплом. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. Стенка, кот. омывается с обеих сторон теплоносителями, наз. рабочей пов-тью теплообменника.
Рекуперативные теплообменники подразделяются на прямоточные (если теплоносители движутся параллельно в одинаковом направлении), противоточные (при противоположном направлении движения), с перекрестным током (теплоносители движутся во взаимно перпендикулярных направлениях).
Рекуперативные теплообменники, предназначенные для утилизации тепла наз. регенераторами; теплообменники для рассеивания тепла горячей воды в окр. пространство наз. радиаторами.
2) В регенеративном теплообменнике одна и та же пов-ть поочередно омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует тепло, а затем отдает его холодному теплоносителю. Для удовлетворительной работы теплообменника его рабочие стенки должны обладать значительной теплоемкостью. Характерная особенность регенеративного теплообменника - нестационарный режим теплообмена. Чтобы процесс теплообмена протекал непрерывно при одинаковой продолжительности периодов нагрева и охлаждения, теплообменник должен иметь две параллельно работающие секции.
3) В смесительных теплообменниках процесс теплообмена сопровождается перемешиванием теплоносителей, они непосредственно соприкасаются друг с другом. Поэтому смесительные теплообменники наз. также контактными. Процесс теплообмена в таком аппарате имеет стационарный характер и сопровождается испарением жидкости.
Различают конструктивный и проверочный тепловой расчет теплообменников. Цель конструктивного расчета - опр. величины рабочей пов-ти теплообменника, кот. является исходным параметром при его проектировании. При этом должно быть известно кол-во передаваемого тепла или массовые расходы теплоносителей и изм. их t-ры. Проверочный расчет выполняется для теплообменника с известной величиной рабочей пов-ти. Цель расчета состоит в опр. t-р теплоносителя на выходе из теплообменника и кол-ва передаваемого тепла.
Рабочий процесс теплообменника описывается двумя основными уравнениями:
Уравнение теплового баланса: Q = G1cp1(t1’- t1’’)η = G2cp2(t2’’- t2’), где G1, G2 - массовые расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с; ср1, сp2 - удельные массовые теплоемкости горячего и холодного теплоносителей, Дж/(кг·град); t1’, t1" - t-ры на входе и выходе горячего теплоносителя, °С; t2’, t2" - t-ры на входе и выходе холодного теплоносителя, °С; η - КПД теплообменника, учитывающий потери теплоты в окр. среду.
Уравнение теплопередачи: Q = kFΔtcp, где k - среднее значение коэф. теплопередачи в теплооьмсниом аппарате, Вт/(м2*град); F - пов-ть теплообмена, м2; Δtср - средний t-рный напор м/у теплоносителями в теплообменном аппарате, °С.
Средний температурный напор при линейном изм. t-р теплоносителей рассчитывается как разность м/у средними t-рами теплоносителей:
Однако t-ры рабочих сред меняются не по линейному закону. Поэтому уравнение будет только приближенным и может применяться при небольших изм. t-р обеих жидкостей.
.
Такое значение t-рного напора наз. среднелогарифмическим. В этой формуле Δt1 - разность t-р на одном, a Δt2 - на другом конце аппарата.
Расчет теплообменного аппарата производится в следующей последовательности:
1. По заданной тепловой мощности опр-ся расходы теплоносителей (или наоборот).
2. Опр-ся скорости теплоносителей.
3. Вычисляется число Рейнольдса и опр-ся режимы течения теплоносителей.
4. В зависимости от режима течения и других усл. однозначности выбираются расчетные уравнения подобия, опр-ся числа Нуссельта.
5. Опр-ся коэф. теплоотдачи α1 и α2.
6. Опр-ся коэф. теплопередачи k.
7. Вычисляется пов-ть теплообмена F.