Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Законы теплового излучения
Закон Планка. Законом Планка устанавливается зависимость интенсивности излучения £ \ от температуры и длины волны. В 1901 г. М. Планк на основании разработанной им квантовой теории излучения получил формулу Е^ ° = ехры\т)-1' < 12'3) где Сц — постоянная, равная 3, 7-10-" Вт-м2; Я — длина волны, м; с2 — постоянная, равная, 0, 0144 м-К; Т — абсолютная температура, К. Этот закон получен применительно к абсолютно черному телу. На это указывает дополнительный индекс 0 у величины Ех- Абсолютно черное тело является абстракцией, удобной для исследования. Реальные тела не поглощают всей падающей на них лучистой энергии, имеют Л< 1 и являются нечерны ми. В свою очередь все нечерные тела могут быть разделены по характеру спектра поглощения (излучения) на с е р ы е тела и теласселек-тивным излучением. Серым называется тело, имеющее сплошной спектр излучения, подобный спектру излучения черного тела но при меньших значениях интенсивности излучения
22 Закон Стефана-Больцмана. Планк установил, что каждой длине волны соответствует определенная интенсивность излучения, которая увеличивается с возрастанием температуры. Тепловой поток, излучаемый единицей поверхности черного тела в интервале длин волн от до + d, может быть определен из уравнения dEs = Is *d. (11.7 Элементарная площадка на рис.11.1, ограниченная кривой Т = const, основанием d ординатами и + d (Is ) определяет количество лучистой энергии dEs и называется лучеиспускательной способностью абсолютно черного тела для длин волн dл. Вся же площадь между любой кривой Т = const и осью абсцисс равна интегральному излучению черного тела в пределах от = 0 до = при данной температуре.
23 Теплообмен излучением между телами в прозрачной среде Рассмотрим теплообмен излучением между двумя параллельными пластинами из разнородных серых материалов. Пусть .Найдём количество теплоты, переданной от пластины 1 к пластине 2. Для этого определим теплоту, переданную пластиной 1 в результате одностороннего теплообмена. Пластина 1 излучает в направлении пластины 2 поток энергии . При попадании на пластину 2 доля потока поглащается ею, а доля отражается. Отражённый поток попав на пластину 1, поглощается ею в количестве Этот отражённый поток, попав на пластину 2, вновь частично поглощается и частично отражается и так до бесконечности. Плотность теплового потока, перешедшего к пластине 2 и поглощенного ею в результате одностороннего теплообмена будет В итоге взаимного теплообмена плотность теплового потока, переданного от пластины 1 к пластине 2, будет ; учитывая, что и ; Разделив знаменатель и числитель на получим
С введением величины и выражение можно записать: Если рассматривать лучистый теплообмен на участке площадью в течении , то уравнение для количества теплоты (Дж) будет иметь вид
24 По принципу действия теплообменные аппараты делятся на: - рекуперативные, теплоносители разделены стенкой, через которую осуществляется теплопередача; - регенеративные, аппараты, у которых поверхность или насадка работают периодически: то нагревается, то охлаждается холодным теплоносителем; - контактные (смесительные), теплоносители в процессе теплообмена контактируют между собой, перемешиваются. Схемы движения теплоносителей:
- прямоточная
- противоточная
- перекрестная
- многократноперекрестная
25 Теплообменным аппаратом называют устройство, в котором тепло передается от одной среды (теплоносителя) к другой. Среду с более высокой температурой называют горячим теплоносителем, а среду с меньшей температурой - холодным теплоносителем. Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов базируется на двух уравнениях: уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Согласно уравнению теплового баланса тепло, отдаваемое горячим теплоносителем, равно теплу, получаемому холодным теплоносителем (без учета потерь в окружающую среду). где Q -тепловой поток, Вт; М - расход теплоносителя, кг/сек; Ср -средняя изобарная теплоемкость, Дж·/кг" К; t' -температура на входе из теплообменника, °С tґґ - температура на выходе из теплообменника, С; Индекс 1 относится к горячему теплоносителю, индекс 2 - к холодному теплоносителю. Тепло, передаваемое в теплообменнике, определяется уравнением теплопередачи где к -коэффициент теплопередачи, Вт/м2 К; ∆ tср-- средний температурный напор, К (°С); Р - поверхность теплообмена, м2 Средний температурный напор для прямотока к противотока вычисляется как средне логарифмический по выражению где для прямотока ∆ t1= t1` - t2`; ∆ t2 = t1``- t2``; для противотока ∆ t1= t1` - t2``; ∆ t2 = t1``- t2`; Для удобства вычислений формула (3) применяется в следу- где ∆ tб и∆ tм соответственно больший и меньший из температурных напоров. Коэффициент теплопередачи в случае плоской стенки равен где α 1, α 2-коэффициент теплоотдачи соответственно от теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю; Р -толщина теплопередающей стенку; λ - -коэффициент теплопроводности материала стенки; В настоящей работе в качестве теплоносителей использую? воздух, для которого коэффициенты теплоотдачи невелики. Термическое сопротивление в этом случае намного меньше по сравнению с сопротивлением теплоотдачи и игл можно пренебречь. Выражение (5) при этом упрощается Коэффициент теплоотдачи при движении в каналах для воздуха, может быть определен по уравнению подобия (7) где - число Нуссельта - число Рейнольдса - эквивалентный диаметр, м;
|