Лучистый теплообмен. З-ны теплового излучения

V2

l=∫ pdv.

V1

Работа расширения считается положительной, а ра­бота сжатия отрицательной - это слу­жит признаком того, что работа совершается внешней средой над газом. В отличие от внутренней энергии работа зависит от характера протекания процес­са и не является параметром состояния.

6. Газовые смеси.

Конвективный теплообмен. Коэф. теплопередачи, способы его определения.

Процесс конвекциипроисходит лишь в жидкостях и газах и представляет собой перенос теплоты в резуль­тате перемещения и перемешивания частиц жидкости или газа. Конвекция всегда сопровождается теплопро­водностью.

Если перемещение частиц жидкости или газа обуслов­ливается разностью их плотностей, то такое перемещение называют естественной конвекцией. При естествен­ной конвекции нагретые объемы теплоносителя поднима­ются, охладившиеся — опускаются. Если жидкость или газ перемещается с помощью на­соса, вентилятора, эжектора и других устройств, то та­кое перемещение называют вынужденной конвекцией. Теплообмен происходит в этом случае значительно ин­тенсивнее, чем при естественной конвекции.

Согласно з-ну Ньютона-Рихмана удельный тепловой поток опр-ся произведением α на разность температур: q=α(t_ж1-t₁).

Коэффициент теплоотдачи а[Вт/(м²К)] - количество тепло­ты, проходящей в единицу времени от жидкости (газа) к стенке (или наоборот) через 1 м² поверхности при раз­ности температур жидкости и стенки 1°. В а учитыва­ются следующие факторы: характер движения жидко­сти или газа (ламинарное или турбулентное) и природа его возникновения; скорость движения жидкости или га­за w; физические параметры жидкости или газа (коэф­фициент теплопроводности λ, вязкость μ, плотность ρ, теп­лоемкость с_р, коэффициент объемного расширения β, температура жидкости или газа и поверхности t_ж1, t₁; форма Ф и линейные размеры омываемой жидкостью или газом поверхности l₁, l₂, l₃…). α=f(λ,С_р,ρ,μ,w,t,е,β,Ф).

Критерии для опред. α:

Критерий Нуссельта N_u – состоит из определяющих критериев N_u=f(P_r,R_e,G_r) N_u =αl/λ_ж.

Критерий Рейнольдса – отношение сил инерции к силам вязкости жидкости. R_e=wl/ν/

Критерий Прандтля P_r характеризует физические свойства жидкости (или газа) и способность распрост­ранения теплоты в жидкости (или газе). P_r=μCq/λ_ж.

Критерий Грасгофа- отношение подъемных сил среды к силам вязкости этой силы. G_r=l³Δtβq/ν², ν- коэфф. кинематической вязкости.

Лучистый теплообмен. З-ны теплового излучения.

Лучистый теплообменпроисх. благодаря тому, что внутри тела происх. сложные физико-хим. процессы. Он явл. процессом взаимного облучения разнонагретых тел. Из этого следует, что всегда в природе идет непрерывное взаимное облучение. При наличии разности темп-р.

[Е=Е_А+Е_R+Е_Д]/Е, тогда 1=А+R+Д, где А-поглощательная способность тела; R- отрожательная …; Д- пропускная ….

Если А = 1 (т.е. R=D=Q), то тело полностью погло­щает все падающие на него тепловые лучи и называется абсолютно черным. Абсолютно черных тел в природе нет (А<1). Свойствами, близкими к абсолютно черному те лу, обладают нефтяная сажа. Если R =1(т.е. A=D=0), то тело полностью отра­жает падающие на него тепловые лучи. Такое тело на­зывается зеркальным (если отражение правильное, не рассеянное) либо абсолютно белым (если отражение рассеянное — диффузное). - золото, медь. Если D =1(т.е. A=R=0), то тело пропускает че­рез себя все падающие на него лучи. Такое тело называ­емся абсолютно проницаемым (прозрачным), или диатермичным.

Основные з-ны теплового излучения:

З-н Стефана-Больцмана Е₀=С₀(Т/100)⁴ [Вт/м²], где Е₀- кол-во излучаемой энергии абс. черным телом; С₀-коэфф. излучения абс. черным телом 5,68Вт/м²К⁴;

Так как абс. черных тел нету, учитывается степень черноты тела-а. Е=аЕ₀; Е=а С₀(Т/100)⁴. Величина степени черноты а зависит от природы тела, температуры и состояния его поверх­ности (гладкая или шероховатая).

З-н Ламберта - определяет зависи­мость излучаемой телом энергии от ее направления. Е_φ=Е₀∙cosφ. Е₀- количество энергии, излучаемое по нормали к по­верхности; Е_φ- количество энергии, излучаемое по направлению, образующему угол φ с нормалью.

З-н Кирхгофа. По закону Кирхгофа отноше­ние излучательной способности тела Е к его поглощательной способности А для всех тел одинаково и равно излучательной способности абсолютно черного тела Е₀ при той же температуре и зависит только от температу­ры, т. е. Е/А=Е₀=f(T). Так как Е/Е₀ = а, то для всех серых тел А=а, т.е. поглощательная способность тела численно равна степени _его черноты.

21. Теплопередача как сложный теплообмен. Опред., выводы ур-ия теплопередачи через плоскую однослойную и многослойную стенку. Коэфф. теплопередачи. Интенсификация теплопередачи.

Элементарные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция и теп­ловое излучение) на практике, как правило, протекают одновременно. Это так называемый сложный теплообмен. Процесс теплообмена между стен­кой и омывающим ее газом является типичным приме­ром сложного теплообмена—совместного действия кон­векции, теплопроводности и теплового излучения.

Теплопередача –передача переноса тепловой энергии от одной подвижной среды к другой подвижной среде, имеющих различною темп-ру через твердую пов-ть произвольной формы.

Рассмотрим теплопередачу черезплоскую однослойную_ стенку. Тепловой поток направлен слева направо, темп-ра нагретой среды t_ж1, температу­ра холодной среды t_ж2. Температуры поверхностей стен­ки t_c1 и t_c2. Передача теплоты в рассматриваемом примере пред­ставляет собой процесс сложного теплообмена и состо­ит как бы из трех этапов: теплоотдача от нагретой сре­ды (жидкости или газа) к левой поверхности стенки, теплопроводность через стенку и теплоотдача от правой поверхности стенки к холодной среде (жидкости или га­зу).

Величина k называется коэффициентом теплопереда­чи и представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м² поверхности стенки за 1 ч при разнице тем­ператур между средами 1 °С. Величина, обратная коэф­фициенту теплопередачи, называется термическим со­противлением теплопередаче и обозначается R, м²К/Вт.

Многослойная стенка.