Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
18. Пути интенсификации теплоотдачи через стенку. Коэффициент теплопередачи, определение, размерность.
При неизменной разности температур между горячим и холодным теплоносителями передаваемый тепловой поток зависит от коэффициента теплопередачи. Так как теплопередача представляет собой сложное явление, рассмотрение путей ее интенсификации связано с анализом частных составляющих процесса.
Для получения высоких коэффициентов теплоотдачи к газам стараются каким-либо способом уменьшить толщину пограничного слоя. Проще всего для этого увеличить скорость течения газа. Интенсификация теплоотдачи происходит и при резкой искусственной турбулиза-ции пограничного слоя струями, направленными по нормали к поверхности. С помощью системы из множества струй можно обеспечить высокие значения а от достаточно протяженной поверхности. Так, в воздушных струях с относительно невысокими скоростями истечения (ш«60м/с) удается достигать значений при а = 200-300 Вт/(м2-К). При обычном продольном обтекании протяженных поверхностей толщина пограничного слоя на них велика, а коэффициенты теплоотдачи к воздуху при таких скоростях обычно ниже 100 Вт/(м2-К).
Проточный режим применяется при использовании газообразного теплоносителя, в частности в тех случаях, когда теплоноситель является реагентом в технологическом процессе (восстановитель, окислитель, защитная среда, влагоноситель). Интенсификация теплоотдачи при проточном режиме достигается увеличением удельной мощности (массовой скорости) потока за счет уменьшения сечения для прохода теплоносителя. Организация движения газов должна обеспечивать равномерное обтекание всех элементов поверхности нагрева, что, в частности, достигается устройством направляющих экранов, а для изделий продолговатой формы — применением поперечного обтекания.
При искусственной шероховатости параметром, имеющим решающее значение для интенсификации теплоотдачи, является отношение расстояния между выступами к их высоте. При этом высота выступов должна превышать толщину вязкого подслоя. Причина интенсификации теплообмена связана со срывом и разрушением вязкого подслоя выступами шероховатости и возникновением вихревых зон.
Интенсификация теплоотдачи за счет излучения. Известно, что лучистый тепловой поток с поверхности сравним с конвективным. Если в газ добавить достаточное количество присадок, поглощающих излучение, то может быть достигнута значительная интенсификация теплообмена. Интересно отметить, что увеличение теплоотдачи за счет этого эффекта не приводит к соответствующему увеличению коэффициента трения, что обычно наблюдается в газах в соответствии с аналогией Рейнольдса. Разумеется, причиной этого является тот факт, что аналогия Рейнольдса относится только к конвективному теплообмену. Ясно, что эффективность этого метода очень сильно зависит от температуры теплоотдающей поверхности. Расчет показал, что если бы все излучаемое тепло поглощалось потоком газа в типичном ядерном реакторе высокого давления, работающем при температуре 1600°, то коэффициент теплоотдачи увеличился бы на 15%
Коэффициент теплопередачи – значение, определяющее количество тепла, передаваемого через стену в единицу времени, на единицу площади и на 1° разности температур теплоносителя и воздуха, между которыми происходит теплообмен. Коэффициент теплопередачи обозначается через k и имеет размерность ккал/м2*ч* град.
В промышленности и строительстве коэффициент теплопередачи колеблется в пределах от 0,2 до 3,5 ккал/м2*ч*град, когда это касается теплоизоляции.
25. Сущность теплообмена излучением. Излучательная, отражательная и поглащательная способность тела.
Перенос тепла или теплообмен в печах, топках, камерах сгорания
осуществляется тремя способами: излучением, теплопроводностью и
конвекцией. Теплообмен излучением осуществляется посредством
электромагнитных волн.
Основное отличие теплообмена излучением в том, что при лучевом переносе тепла вещество — будь оно в твердом, жидком или газообразном состоянии — не задействовано вовсе. В этом случае теплообмен осуществляется в силу того, что любая материя, имеющая температуру выше абсолютного нуля, излучает энергию в окружающую среду. Тип излучения зависит от температуры тела. Это нетрудно понять на повседневном опыте: металл в кузнице сначала раскаляется докрасна, потом до желто-оранжевого цвета и, наконец, практически добела. Это свидетельствует о повышении температуры вещества, потому что, чем выше температура, тем короче длина излучаемых волн. Относительно холодные тела излучают в инфракрасном диапазоне волн, и мы их излучения не видим, а только осязаем, как тепловое. Самые горячие тела испускают также невидимое излучение в микроволновом диапазоне.
Поглощательная способность тела есть величина, равная отношению плотности потока энергии излучения частоты, поглощенного телом, к плотности падающего потока.
Поглощательная способность тела - есть та часть количества падающего на тело лучистого тепла, которое им поглощается, а отражательная способность - есть та часть тепла, которая телом отражается.
Поглощательная способность тела характеризуется коэффициентом монохроматического поглощения а ( К; Т), показывающим, какая часть монохроматического потока лучистой энергии, падающего на тело, поглощается им. Этот коэффициент зависит от длины волны, падающей на тело, и его температуры.
В современной формулировке закон излучения Кирхгоффа звучит следующим образом: «Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы, химического состава и проч.»
Излучательную способность принято характеризовать степенью черноты е — отношением интенсивностей теплового излучения данного тела и абсолютно черного тела, очевидно, что е^1. Величина е в равной степени определяет и поглощательную и излуча-тельную способность тела. Для многих твердых тел величина е близка к единице, однако для газов она значительно меньше; при этом она зависит от состава газа, толщины его слоя и давления.
Отражательная способность, величина, характеризующая способность поверхности тела или границы раздела двух сред отражать падающий на неё поток эл.-магн. излучения. Количеств. хар-ка О. с.— отражения коэффициент. О. с. зависит от угла падения и поляризации падающего излучения. Зависимость О. с. поверхности от длины волны излучения в области видимого света воспринимается глазом человека как окраска отражающей поверхности.
Поглощательные и отражательные способности поверхностей зависят от материала тела, температуры и свойств поверхности и от угла наклона лучистого потока к поверхности. Они различны для разных спектральных составляющих излучения. Наиболее полную характеристику радиационных свойств твердых тел можно получить, если определить зависимости от длины волны спектральных величин поглощатель-ных и отражательных способностей и степеней чердоты. По значениям •спектральных радиационных характеристик.