Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Теплообмен излучением между двумя плоскими параллельными пластинами⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 11 Если размеры пластин много больше расстояния между ними, то можно считать, что излучение каждой пластины полностью достигает другой (см. рисунок), т.е. излучение, падающее на каждую пластину, равно эффективному излучению другой пластины. Обозначим через T1, A1, T2, A2 температуры и коэффициенты поглощения первой и второй пластин соответственно, а через S1 = S2 = S площадь каждой пластины. Эффективное излучение каждой пластины складывается из собственного излучения W×S и отраженного излучения: Eэф1 = W1 × S + (1 - A1) Eэф2 , Eэф2 = W2 × S + (1 - A2) Eэф1. Исключая из этих уравнений Eэф2, находим Eэф1 = S× [W1 + (1 - A1)×W2]/[1 - (1 - A1)×(1 - A2)], и аналогично Eэф2 = S× [W2 + (1 - A2)×W1]/[1 - (1 - A1)×(1 - A2)]. Подставляя в эти формулы вместо W1 и W2 их выражения, после ряда простых преобразований находим интенсивность теплообмена между пластинами: E = Eэф1 - Eэф2 = A*s (T14 - T24)×S, (1) где коэффициент A* = 1/(1/A1 + 1/A2 - 1) (2) называется приведенной степенью черноты системы двух тел, а произведение A*×s - приведенным коэффициентом излучения. Из полученных формул видно, что приведенная степень черноты двух серых тел всегда меньше, чем наименьший из коэффициентов A1 и A2. Если одно из тел черное, то коэффициент A* равен степени черноты другого тела. Если хотя бы одно из тел белое, то A* = 0, и теплообмен отсутствует. Поэтому для повышения интенсивности теплообмена надо увеличивать степень черноты участвующих в теплообмене поверхностей и разность их температур. В некоторых случаях, наоборот, теплообмен надо уменьшить, например, защитить от действия тепловых лучей людей или аппаратуру. Для этих целей часто используются экраны - тонкие металлические пластины, устанавливаемые на пути потока излучения. Можно показать, что если поверхности, участвующие в теплообмене, и все экраны имеют одинаковую степень черноты, то наличие одного экрана снижает тепловой поток в два раза, два экрана уменьшают теплообмен втрое и т.д.: при наличии n экранов теплообмен уменьшается в n+1 раз.
2) Теплообмен излучением между двумя поверхностями тел в замкнутом пространстве. Рассмотрим теплообмен излучением между двумя поверхностями тел, когда одна из поверхностей окружает другую. Это может быть, например, теплообмен между двумя, находящимися одна внутри другой, трубами (не обязательно коаксиальными) или между двумя сферами, одна из которых находится внутри другой (см. рисунок). Обозначим через T1, A1, S1, T2, A2, S2 температуры, коэффициенты поглощения и площади поверхности внутреннего и внешнего тел соответственно. Формы поверхностей могут быть любыми, но внутреннюю поверхность будем считать выпуклой, не образующей впадин. В этой задаче надо учесть, что площади поверхностей тел различны: S1 < S2, и что на поверхность внутреннего тела попадает не вся энергия, излученная поверхностью внешнего тела. Обозначим через j долю излучения Eэф2, попадающего на внутреннее тело; величина j заранее неизвестна и будет найдена в ходе решения задачи. Эффективное излучение внутреннего тела состоит из собственного излучения W1×S1 и той части падающего на него излучения от внешнего тела, которое внутреннее тело отражает: Eэф1 = W1×S1 + (1 - A1)jEэф2 . (1) Эффективное излучение внешнего тела складывается из собственного излучения W2×S2, отраженной части падающего на него излучения Eэф1 и отраженной части излучения (1-j)Eэф2, падающей от самого же внешнего тела: Eэф2 = W2 × S2 + (1 - A2) Eэф1 + (1 - A2)(1-j)Eэф2, т.е. Eэф2 = [W2 × S2 + (1 - A2) Eэф1] /[A2 + j×(1 - A2)]. (2) Решая систему уравнений (20.1) и (20.2) относительно Eэф1 и Eэф2, находим: Eэф1 = {W1×S1×[A2 + (1 - A2)j] + j×(1 - A1)W2×S2}/[(A2 + j×A1×(1 - A2)], Eэф2 = [W2×S2 + (1 - A2)W1×S1]/[(A2 + j×A1×(1 - A2)]. Таким образом, для интенсивности теплообмена получаем: E = Eэф1 - j×Eэф2 = [A2×W1×S1 - A1×j×W2×S2]/[(A2 + j×A1×(1 - A2)]. (3) Подставляя в (20.3) вместо W1 и W2 их выражения, находим: E = [A1×A2×s×(S1 × T14 - j×S2×T24)]/[(A2 + j×A1×(1 - A2)]. (4) Для определения величины j используем тот очевидный факт, что если температуры тел T1 и T2 одинаковы, то теплообмен между ними равен нулю, отсюда следует, что S1 - jS2 = 0, или j = S1 /S2. (5) Формулу для теплообмена (20.4) можно записать в виде: E = A*s S1×(T14 - T24), (6) где коэффициент A* (приведенная степень черноты) имеет вид: . (7) Полученные формулы можно применять для расчета лучистого теплообмена между телами любой формы (при условии, что внутреннее тело выпуклое). С помощью формулы (20.6) можно также оценить потери тепла за счет излучения телом с температурой T1 в окружающую среду, имеющую температуру T2. Для этого надо устремить S2 ® ¥, тогда S1 /S2 ® 0, и A* ® A1.
21. Теплопередача через ребристую стенку Ребристые поверхности применяют для выравнивания термических сопротивлений с обеих сторон стенки, когда одна поверхность стенки омывается капельной жидкостью с большим коэффициентом теплоотдачи, а другая поверхность омывается газом с малым коэффициентом теплоотдачи, создающим большое термическое сопротивление. Оребрение стенки с бОльшим термическим сопротивлением позволяет увеличить её поверхность соприкосновения с горячим (или холодным) теплоносителем, уменьшить общее тепловое сопротивление теплопередачи и увеличить тепловой поток. – коэффициент эффективности ребер, где - кол-во теплоты передаваемое в реальном случае, - кол-во теплоты, передаваемое при постоянной температуре, равной температуре у основания ребра. Отношение оребренной поверхности F2 к гладкой поверхности F1 называется коэффициентом оребрения.
22. Интенсификация теплопередач. Теплообменные аппараты. Теплообменным аппаратом называют всякое устройство, в котором одна жидкость — горячая среда, передает теплоту другой жидкости - холодной среде. В качестве теплоносителей в тепловых аппаратах используются разнообразные капельные и упругие жидкости в самом широком диапазоне давлений и температур. По принципу работы аппараты делят на регенеративные, смесительные и рекуперативные. В регенеративных аппаратах горячий теплоноситель отдает свою теплоту аккумулирующему устройству, которое в свою очередь периодически отдает теплоту второй жидкости - холодному теплоносителю, т. е. одна и та же поверхность нагрева омывается то горячей, то холодной жидкстью. В смесительных аппаратах передача теплоты от горячей к холодной жидкости происходит при непосредственном смешении обеих жидкостей, например смешивающие конденсаторы. В регенеративных аппаратах одна и та же поверхность нагрева через определенные промежутки времени омывается то горячей, то холодной жидкостью.
Если направление движения горячего и холодного теплоносителей совпадают, то такое движение называется прямотоком (рис.12.3,а). Если направление движения горячего теплоносителя противоположно движению холодного теплоносителя, то такое движение называется противотоком (рис.12.3,б). Если же горячий теплоноситель движется перпендикулярно движению холодного теплоносителя, то такое движение называется перекрестным током (рис.12.3,в). Кроме этих основных схем движения жидкостей, в теплообменных аппаратах применяют более сложные схемы движения, включающие все три основные схемы.
23. Тепловой расчет рекуператоров. Гидравлический расчет рекуператоров. Бывают проектные и поверочные расчеты. Проектные выполняются при проектировании новых аппаратов, целью расчета является определение поверхности теплообмена. Поверочный расчет выполняется, если известна поверхность нагрева теплообменного аппарата и требуется определить количество передаваемой теплоты и конечную температуру рабочих жидкостей. В основе расчета лежат два уравнения: уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Уравнение теплового баланса: Уравнение теплопередачи: – определение площади теплообмена (проектный расчет) Основная сложность в нахождении . На большое влияние оказывает схема движения теплоносителей в теплообменнике.
Характер изменения температур теплоносителей вдоль поверхности будет определятся схемой движения и соотношением водяных эквивалентов. При прямотоке: При противотоке: Полученная средняя разность температур называется среднелогарифмическим температурным напором. Расчет конечных температур рабочих поверхностей. Во многих случаях по заданным температурам теплоносителей на входе в теплообменный аппарат и известным поверхности теплообмена F и коэффициентом теплопередачи k приходится определить конечные температуры теплоносителей и тепловую производительность Q. В основе расчета лежат те же уравнения баланса и теплопередачи: Эти формулы позволяют произвести ориентировочный расчет. Для более точных расчетов необходимо учитывать схему движения теплоносителей.
|