![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Критериальные уравнения КТО. Свободная и вынужденная конвекция.Используя теорию подобия из системы дифференциальных уравнений 10.4, 10.9, 10.10 и 10.11 можно получить уравнение теплоотдачи (10.3) для конвективного теплообмена в случае отсутствия внутренних источников тепла в следующем критериальной форме: Nu = f2(Х; Ф; X0; Y0; Z0; Re; Gr; Pr) , (10.12) где: X0; Y0; Z0 – безразмерные координаты; Nu = α ·l0/λ - критерий Нуссельта (безразмерный коэффициент теплоотдачи), характеризует теплообмен между поверхностью стенки и жидкостью (газом); Re = w·l0/ν - критерий Рейнольдса, характеризует соотношение сил инерции и вязкости и определяет характер течения жидкости (газа); Gr = (β·g·l03·Δt)/ν2 - критерий Грасгофа, характеризует подьемную силу, возникающую в жидкости (газе) вследствие разности плотностей; Pr = ν/а = (μ·cp)/λ - критерий Прандтля, характеризует физические свойства жидкости (газа); l0 – определяющий размер (длина, высота, диаметр). Свободная конвекция в неограниченном пространстве. а). Горизонтальная труба диаметром d при 103<(Gr··Pr)жd <108. Nuжdср. = 0,5·(Grжd ·Pr ж)0,25 (Pr ж/Prст)0,25 . (10.13) б). Вертикальная труба и пластина 1). ламинарное течение - 103<(Gr ·Pr)ж <109: Nuжdср. = 0,75· (Grжd ·Pr ж)0,25·(Pr ж/Prст)0,25 . (10.14) 2). турбулентное течение - (Gr ·Pr)ж > 109: Nuжdср. = 0,15· (Grжd ·Pr ж)0,33 ·(Pr ж/Prст)0,25 . (10.15) Здесь значения Grжd и Pr ж берутся при температуре жидкости (газа), а Prст при температуре поверхности стенки. Режим течения определяется по величине Re. а). Течение жидкости в гладких трубах круглого сечения. 1). ламинарное течение – Re < 2100 Nuжdср. = 0,15·Reжd0,33·Prж0,33·(Grжd·Prж)0,1·(Prж/Prст)0,25·εl , (10.16) где εl - коэффициент, учитывающий изменение среднего коэффициента теплоотдачи по длине трубы и зависит от отношения длины трубы к его диаметру (l/d). 2). переходной режим – 2100 < Re < 104 Nuжdср. = К0·Prж0,43·(Prж/Prст)0,25·εl . (10.17) Коэффициент К0 зависит от критерия Рейнольдса Re 3). турбулентное течение – Re = 104 Nuжdср. = 0,021· Reжd0,8·Prж0,43· (Prж/Prст)0,25·εl . (10.18) б).Обтекание горизонтальной поверхности. 1). ламинарное течение – Re < 4·104 Nuжdср. = 0,66·Reжd0,5·Prж0,33 ·(Prж/Prст)0,25. (10.19) 2). турбулентное течение – Re > 4·104 Nuжdср. = 0,037·Reжd0,5·Prж0,33 ·(Prж/Prст)0,25 . (10.20) в). Поперечное обтекание одиночной трубы (угол атаки = 900). 1). при Reжd = 5 - 103 Nuжdср. = 0,57·Reж0,5·Prж0,38 ·(Prж/Prст)0,25 . (10.21) 2). при Reжd = 103 - 2·105 Nuжdср. = 0,25 ·Reж0,6·Prж0,38 ·(Prж/Prст)0,25 . (10.22) 29. Теплообмен излучением. Законы излучения твёрдых тел. Применение экранов. Может происходить между двумя телами расположенными на значительном расстоянии друг от друга. Характерной особенностью лучистого теплообмена является отсутствия непосредственного соприкосновения тел, а так же отсутствия теплоносителей в виде жидкости или газа. Согласно электромагнитной теории света носителями лучистой энергии являются электромагнитные волны излучаемые телами. Лучистая энергия падающая на тело в зависимости от его свойств, формы и состояния поверхности в общем случае частично поглощается и переходит в тепловую энергию, частично проходит сквозь него и частично отражается в окружающее пространство. Длина волн различных излучений изменяется от нуля до бесконечности. Мы будем рассматривать только видимые и тепловые лучи. λволн = 0,4÷0,76 мкм, тепловых(инфракрасных) = 0,76÷400мкм.
А – поглощательная, D – пропускательная способность тела, R – отражательная. А = 1 D = R = 0 – абсолютно черное тело D = 1 A = R = 0 – абсолютно прозрачное тело, R = 1 A = D = 0 – абсолютно белое тело. Законы излучения. Закон Планка – установил зависимость между интенсивностью излучения абсолютно черного тела, длиной волны и температурой.
Закон смещения Вина – с повышением температуры максимум смещается в сторону коротких длин волн. Т1 > T2 > T3 при (λ = 0, Е0 = 0) (λ = ∞, Е0 = 0) λмах ·Т= 2,9 Закон Стефана – Больцмана – полное количество энергии, излучаемое 1м2 поверхности для всех длин волн от λ = 0 до λ = ∞ определяется:
Закон Кирхгофа – устанавливает зависимость между излучательной и поглощательной способностью тела. Отношение излучательной способности к поглощательной для любых тел = излучательной способности абсолютно черного тела и зависит только от температуры. Применение экрана. Тепловой поток от 1 пластины ко 2:
30. Излучение газов. Отличие от излучения твёрдых тел, их закономерности. Свойствами излучать энергию в отличие от твёрдых тел обладают газы, но они имеют свои особенности. 1 Одно и двух атомные газы практически не излучают и не поглощают лучистую энергию, трёх и более атомные газы и излучают и поглощают. 2 Если спектр излучения твёрдого тела является сплошным, то спектр излучения газов состоит из отдельных полос, то есть газы излучают и поглощают лучистую энергию только определённых длин волн. Наиболее изучены излучательные свойства СО2 и водяного пара. Излучательные свойства остальных газов изучены очень слабо. СО2 и Н2О излучают и поглощают энергию в следующих пределах длин волн: СО2 3 Твёрдые тела излучают и поглощают энергию в поверхностном слое, то газы излучают энергию в объёме. Излучательная способность газов является функцией абсолютной температуры Т, длины пути луча R и парциального давления Р Если излучательная способность твёрдых тел подчиняется закону Стефана – Больцмана, то излучательная способность газов этому закону не подчиняется. Е для газов не пропорциональна Т4, но принимают её пропорциональной с поправочным коэффициентом. Теплообмен между газом и оболочкой окружающей этот газ определяется уравнением типа Стефана – Больцмана.
|