- •Л.С. Коновалова, ю.А. Загромов теоретические основы теплотехники. Теплопередача
- •Введение
- •1. Основные понятия и определения
- •1.1. Способы переноса теплоты
- •1.2. Температурное поле. Градиент температуры. Тепловой поток
- •1.3. Законы переноса теплоты
- •1.4. Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •1.5. Условия однозначности
- •Контрольные вопросы и задания
- •2. Теплопроводность и теплопередача при стационарном режиме
- •2.1. Теплопроводность плоской стенки при граничных условиях первого рода
- •2.2. Теплопроводность цилиндрической стенки при граничных условиях первого рода
- •2.3. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок при граничных условиях третьего рода (теплопередача)
- •2.4. Критический диаметр тепловой изоляции
- •Контрольные вопросы и задания
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3. Теплопроводность тел с внутренними источниками тепла при стационарном режиме
- •3.1. Теплопроводность однородной пластины
- •3.2. Теплопроводность однородного цилиндрического стержня
- •3.3. Теплопроводность цилиндрической стенки
- •Контрольные задания
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Решение
- •4. Теплообмен излучением
- •4.1. Теплообмен излучением между твердыми телами, разделенными диатермичной средой
- •4.1.1. Основные понятия и законы теплового излучения
- •4.1.2. Связь лучистых потоков
- •4.1.3. Теплообмен излучением между двумя телами, произвольно расположенными в пространстве
- •4.1.4. Теплообмен излучением между двумя бесконечными параллельными пластинами
- •4.1.5. Теплообмен излучением между двумя телами, одно из которых расположено внутри другого
- •4.2. Особенности излучения газов
- •Контрольные вопросы, задания и задачи для самостоятельного решения
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •5. Теплопередача со сложным теплообменом на поверхностях стенки при стационарном режиме. Интенсификация теплопередачи
- •5.1. Теплопередача через плоскую стенку со сложным теплообменом
- •5.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку со сложным теплообменом
- •5.3. Интенсификация теплопередачи
- •5.3.1. Теплоотдача поверхности с прямыми ребрами
- •5.3.2. Теплоотдача оребренных труб
- •5.3.3. Теплопередача через оребренные стенки
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •6. Дифференциальные уравнения теплообмена и основы теории подобия и моделирования процессов
- •6.1. Дифференциальные уравнения теплообмена
- •6.2. Основы теории подобия
- •6.3. Моделирование теплоотдачи
- •6.4. Физические особенности процесса теплоотдачи
- •4. Теплофизические свойства жидкости
- •5. Геометрические размеры, форма, ориентация поверхности теплообмена
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •7. Теплоотдача в однофазной среде
- •7.1. Теплоотдача при свободном движении жидкости
- •7.2. Теплоотдача при продольном омывании поверхности вынужденным потоком жидкости
- •7.3. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах и каналах
- •7.4. Теплоотдача при поперечном обтекании труб
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •8. Теплоотдача при фазовых превращениях
- •8.1. Теплоотдача при кипении
- •8.2. Теплоотдача при конденсации
- •Контрольные вопросы и задания
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •9. Теплообменные аппараты
- •9.1. Классификация теплообменников
- •9.2. Основные уравнения для расчета теплообменников
- •9.3. Расчет теплообменников
- •Прямоток
- •Контрольные вопросы и задания
- •Пример решения задачи
- •Решение
- •Литература
- •Оглавление
4.1.4. Теплообмен излучением между двумя бесконечными параллельными пластинами
Д ля двух параллельных неограниченных пластин площадью F, с температурами Т1 и Т2 и степенями черноты (1 и 2) (рис. 4.4) справедливы равенства
1-2=2-1=1, F1= F2= F.
Подстановка их в (4.21) и (4.22) дает формулы для расчета теплообмена излучением в виде
|
(4.23) |
|
|
(4.24) |
Проанализируем полученные формулы.
Если обе пластины абсолютно черные (1 1, 2 1), то пр=1, следовательно, поток теплоты, передаваемой излучением, максимальный.
2. Если одна пластина абсолютно черная (1 1), то пр=2, следовательно, поток излучения определяется степенью черноты серой поверхности.
3. Если одна из пластин абсолютно белая (1 0), то пр=0, т.е., чтобы уменьшить поток излучения, достаточно уменьшить степень черноты одной поверхности.
Э ффективным способом уменьшения теплообмена излучением между поверхностями является постановка между ними экранов (тонких пластин типа фольги с высокой отражательной способностью), рис. 4.5.
При наличии между пластинами п экранов со степенями черноты передаваемый от одной пластины к другой поток излучения рассчитывается по формуле (4.23), а приведенная степень черноты по формуле (4.25)
|
(4.25) |
рассчитывается по (4.24).
4.1.5. Теплообмен излучением между двумя телами, одно из которых расположено внутри другого
С истема таких тел изображена на рис. 4.6.
Дано: Т1, 1, F1, Т2, 2, F2, Т1> Т2.
Определить: поток излучения Q, Вт.
Внутреннее тело 1 все свое излучение посылает на тело 2. Тело 2 часть своего излучения посылает на тело 1, а остальное – на себя. Угловые коэффициенты
1-2=1, 2-1= F1/ F2 .
Подставив значения 1-2 и 2-1 в (4.21) и (4.22), получим расчетные формулы для потока излучения Q в виде
|
(4.26) |
|
(4.27) |
Проанализируем полученные формулы.
Если расстояние между телами мало (F1/F2 1), то
|
|
т.е. в этом случае можно пренебречь кривизной поверхности тел и рассчитывать лучистый поток по формулам для двух параллельных пластин.
Если поверхность внутреннего тела мала по сравнению с поверхностью оболочки (F1/F2 0), то пр=1, а поток излучения определяется степенью черноты внутреннего тела
(4.28)
Если оболочка удалена от излучающего тела и имеет температуру, равную температуре окружающей среды (Т2=Тж), то (4.28) можно записать в виде
|
(4.29) |
П о формуле (4.29) рассчитывают лучистый поток, передаваемый от любых нагретых тел в окружающую диатермичную среду.
Для уменьшения теплообмена излучением между телами ставят экраны (рис. 4.7).
При наличии между телами, одно из которых расположено внутри другого, п экранов лучистый поток рассчитывают по формуле (4.26), а приведенную степень черноты по формуле (4.30)
|
(4.30) |
рассчитывается по (4.27). Согласно (4.30) приведенная степень черноты, а следовательно, и поток излучения Q зависят от F1 и Fэi, т.е. от расстояния между телом и экранами.