25. Эффективный и результирующий потоки излучения. Закон Кирхгофа.

Эффективный поток излучения – сумма отраженного и собственного потоков излучения.

Результирующий поток излучения – разность между собственным и поглощенным потоками излучения. Определяет текущее состояние тела:

Закон Кирхгофа. Результирующий поток излучения . Коэффициент . В условиях равновесия температур () результирующий поток излучения равен нулю.

Чем больше тело поглощает, тем больше его поток излучения. Максимальную интенсивность излучения имеет АЧТ. Чем больше температура тела, тем больше его степень черноты. В практических расчетах .

Закон Ламберта. Показывает величину потока , падающего на площадку отклоненную от нормали к отражающей поверхности на угол , при известном значении отраженного потока по нормали к поверхности.

26. Теплообмен излучением между телами.

Эффективный поток излучения ; .

Плотность теплового потока:

Плотность потока излучения из закона Стефана-Больцмана:

Приведенная степень черноты тела:

Когда одно тело расположено внутри другого, приведенная степень черноты тела, при площадях тел и :

Если , .

27. Защита от излучения при помощи экрана.

Экран – тонкая металлическая пластина, температура, степень черноты которой одинаковы с обоих ее сторон. Также принимаем, что .

Потоки излучения от поверхности 1 к поверхности 2 без использования экрана, и с экраном между ними:

Учитывая, что тепловые потоки , получим:

При наличии 2-х экранов поток уменьшится в 3 раза, при экранов:

При малой степени черноты экрана :

28. Радиационно-конвективный теплообмен.

Тепловой поток складывается из конвективной (теплопроводность и конвекция) и лучистой составляющих, которые можно представить в виде уравнения Ньютона-Рихмана:

При этом для конвективного теплового потока , для лучистого лучистый коэффициент теплоотдачи, который можно найти, выразив по закону Стефана-Больцмана:

Общий тепловой поток:

29. Теплообменные аппараты.

ТА предназначен для нагрева одного ТН и охлаждения другого. Рассматривают три основных группы ТА: смешения, регенеративные и рекуперативные.

Регенеративный ТА – аппарат циклического действия. В нем одна и та же поверхность поочередно омывается горячим и холодным ТН. Поверхность теплообмена должна быть достаточно большой, а материал – теплопроводный, с большой теплоемкостью.

Рекуперативный ТА – основан на явлении теплопередачи. Аппарат непрерывного действия. Для него выполняют конструкторский и проверочный расчеты.

В рекуперативном ТА существует несколько схем движения ТН: прямоток, противоток и перекрестный ток. Первые две схемы являются расчетными, остальные считаются по типу схемы противотока с поправочными коэффициентами. Схема противоток эффективней.

В зависимости от температурного режима определяют условный (водяной) эквивалент ТА. Чем он больше, тем меньше изменение температуры ТН. Оптимальный режим – .

30. Конструкторский расчет теплообменного аппарата.

Система уравнений для расчета ТА включает уравнение теплового баланса (считаем ТА идеальным, поэтому потери в окружающую среду ), уравнение теплопередачи ( коэффициент теплопередачи), выражения для расчета среднего температурного напора (рассчитывается как среднее арифметическое или логарифмическое) и ТФХ.

Теплообмен происходит при изобарных условиях, изменение теплового потока определяет изменение энтальпии ТН.

Поток, отданный горячим ТН:

Поток, полученный холодным ТН:

площадь живого сечения канала; определяется по среднему интервалу температур.

Конструкторский расчет включает нахождение теплового потока, площади поверхности теплообмена, конечную температуру какого-либо из ТН.

Средний температурный напор вычисляют по средним значениям температур горячего и холодного ТН: и .

Свойства ТН определяют по их средним температурам. Для ТН с меньшим перепадом температур . Для второго ТН .

Температура поверхности теплообмена выбирается как среднее значение и .