Опишите последовательность определения теплового потока при теплопередаче, основанную на теории подобия

1.На основе особенностей данного явления из литературы выбираем конкретное уравнение подобия.

2.На базе условий однозначности подсчитывается определяющие числа подобия стоящие в правой части уравнения (Re).

3.Определяется число Нуссельта, а затем α.

Ну затем соответственно зная α подсчитываем тепловой поток Q. Например по формуле: Q=α×Δt×F

39. Чем отличается спектральная плотность излучения от интегральной? Как меняется длина волны, соответствующая максимальной интенсивности излучения с ростом температуры тела? Сформулируйте закон Стефана-Больцмана.

Поток энергии излучаемый с единицы поверхности тела в единицу времени во всем диапазоне длин волн от 0 до бесконечности называется полный или интегральный поток излучения.

Если рассмотреть излучение с единицы поверхности тела, то получим поверхностную плотность интегрального потока излучения или интегральную излучательную способность.

E=dQ/dF [Вт/м²]

Если рассмотреть излучение в узком диапазоне длин волн то получим поверхностную плотность спектрального потока излучения или спектральную излучательную способность тела.

E_λ=dE/dλ [Вт/м³]

Закон Вина выражает связь между температурой тела и длинной волны соответствующей максимальной излучательной способности тела:

Λ_m=(2.9 * 10^-3)/Т, м

Закон Стефана – Больцмана выражает зависимость между температурой и интегральной излучательной способностью тела

E₀=G₀T⁴- абс. Черное тело, где G₀=5.67 *10^-8 Вт/(м²К⁴)

Другой вид записи: E₀=С₀(T/100)⁴ , где С₀ – коэф-т излучения абсолютно черного тела., С₀ = 5.67 Вт/м²К⁴

Этот закон может применяться и для реальных тел. В этом случае необходимо ввести понятие степень черноты.

ε=Е/Е₀ – интегральная степень черноты.

ε_λ=Е_λ/Е_0λ – спектр.

Е_λ E₀=ε С₀(T/100)⁴ – для реального тела

Е_0λ

λ

Е_λ

40. Что называется эффективным потоком излучения? Что характеризует угловые коэффициенты от чего они зависят? Запишите в общем виде формулу теплового потока передаваемого от одного тела к другому при их взаимном расположении.

Q_пад

Q_погл Q_соб

Q_отр

Q_погл = Q_пад *A= Q_пад* ε

Q_эф= Q_соб+ Q_отр

Q_отр= Q_пад *(1-A)= Q_пад*(1- ε)

В результате лучистого теплообмена в данном теле будет накоплена энергия которую обозначают Qрез

Qрез= Q_погл- Q_соб

Qэф=Qсоб + (Qсоб+Qрез)(1/ε – 1)

T₁ F₁ ε₁

Qэф1

Qэф2 T₂ F₂ ε₂

Qэф1*ϕ₁₂ – часть излучения 1 тела которое попадает на 2-е.

Qэф2*ϕ₂₁ – 1-го на 2-е.

ϕ₁₂ и ϕ₂₁ – угловые коэффициенты, их величина зависит от формы и взаимного расположения тел.

Обладают свойством взаимности ϕ₁₂*F₁= ϕ₂₁*F₂

Q₁₂=Qэф1*ϕ₁₂ – Qэф2*ϕ₂₁

Вывод с помощью уравнения Стефана-Больцмана.

Q₁₂=C₁₂ϕ₁₂F₁[(T₁/100)⁴ – (T₂/100)⁴], где C₁₂=C₀ /[1+ ϕ₁₂(1/ε₁ – 1) + ϕ₂₁(1/ε₂ – 1)] – приведенный коэффициент излучения с 1-го на 2-е тело.

42. Сформулируйте понятие топливо. Дайте характеристику видов топлива. Какие требования предъявляются к топливам для автомобильных ДВС? Теплота сгорания топлива, низшая и высшая теплота сгорания.

Под топливами понимают вещества, выделяющие в результате каких либо преобразований (сгорания) теплоту, которая может быть использована.

Твердые топлива: естественные – дрова, торф, каменный и бурый уголь, сланцы; искусственные – древесный уголь, кокс, угольная пыль, брикеты.

Жидкое: естественное – нефть; искусственные – бензин, керосин, мазут, спирты, смолы и т.д.

Газообразное: естественное – природный газ; искусственные – коксовый газ, сжиженный нефтяной газ и др.

Требования:

1. Легкая испаряемость при различных температурах окружающейй среды.

2. Мелкость распыления при впрыске форсункой (важно для дизелей)

3. Плавность сгорания

4. Сгорания без кокса и нагарообразования.

5. Низкая токсичность, безопасность и по возможности малая стоимость.

Теплота сгорания - это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.

Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.

43. Каков механизм протекания реакции горения углеводородных топлив? Разветвленная и неразветвленная цепная реакция.

В основе процесса горения лежат химические реакции окисления, т.е. соединения горючих веществ топлива с окислителем. Горение это физико-химический процесс, в котором превращение исходных веществ в конечные продукты реакции сопровождается интенсивным выделением теплоты.

Изучение механизма реакции показало, что в большинстве случаев конечные продукты реакции получаются не в результате прямого взаимодействия молекулами исходных реагирующих веществ а через образование промежуточных продуктов. Такие реакции называются цепными

Окисление и горение углеводородов происходит по типу цепной реакции, причем чем сложнее молекула тем более длинной оказывается цепь реакций.

Зарождение первичного центра происходит из исходных веществ при столкновении их активных молекул, либо под воздействием внешних факторов (свет, местный нагрев, ионизирующее излучение и пр.)

При сжигании гомогенной смеси, предварительно доведенной до температуры воспламенения, смесь горит во всем объеме одновременно. При воспламенении же от постороннего источника неподвижной холодной смеси в начальный момент загорается и сгорает небольшое количество смеси. За счет выделившейся теплоты прогревается и воспламеняется соседний слой смеси, который обеспечивает зажигание нового слоя. Горение при этом происходит в тонком слое, так называемом фронте пламени, который в каждый момент времени отделяет еще не сгоревшую смесь от продуктов сгорания. Фронт пламени перемещается пока не сгорит вся смесь.

Различают два вида цепных реакций – разветвленные и неразветвленные.

Неразветвленными называют цепные реакции, в которых активная частица при реакции с какой-либо молекулой воссоздает лишь одну активную частицу.

Разветвленными называют реакции, в которых при взаимодействии активной частицы с какой либо молекулой появляются две или более активные частицы (например, горение водорода).

44. Что понимают под самовоспламенением? Дайте определение температуры самовоспламенения. Сформулируйте понятие воспламенения и дайте определение температуры воспламенения. Дайте определение концентрационных пределов зажигания.

Самовоспламенение, процесс, при котором реагирующая смесь, нагретая до определенной температуры t_c, самостоятельно саморазогревается и затем воспламеняется во всем объеме без участия внешнего источника зажигания.

Если температура стенок высока настолько, что скорость тепловыделения превышает скорость теплоотвода, то будет происходить непрерывный саморазогрев смеси, т.е. наступает самовоспламенение (взрыв).

Температура горючей смеси t_c,, выше которой возможно самоускорение реакции, называется температурой самовоспламенения.

Минимальная температура стенок камеры реагирования t_B, начиная с которой в реагирующей смеси данного состава наступает самовоспламенение, называют температурой воспламенения.

Таким образом, t_c, выше t_Bю. Их разность составляет в среднем 40…80 К и представляет собой саморазогрев смеси, предшествующий самовоспламенению. В период саморазогрева в системе происходит накопление теплоты и активных центров, приводящее к взрывному развитию реакции при достижении температуры t_с. Время предварительного саморазогрева системы называется периодом индукции или задержкой воспламенения.

Самовоспламенение характеризуется концентрационными пределами зажигания:

Пределы определяют нижнюю – предельно бедную и верхнюю – предельно богатую – объемные концентрации горючих газов в смеси, при которых возможно распространение пламени по всему объему смеси при возникновении воспламенения.

Date: 2015-09-18; view: 399; Нарушение авторских прав