Теплообмен излучением в системе из двух серых поверхностей и одной объемной зоны серого излучающего и поглощающего газа

        Теплообмен излучением в системе из двух серых поверхностей и одной объемной зоны серого излучающего и поглощающего газа

       Рассмотрим теплообмен излучением в замкнутой системе из двух серых поверхностей F₁ и F₂, одна из которых плоская, другая вогнутая и является адиабатной (рис. 6. 4, б). Система заполнена однородным изотермическим серым газом.

       Система зональных уравнений имеет вид:

       Поскольку поверхность F₂ является адиабатной, то Q₂^рез=0 и из соотношения Q₁^рез + Q₂^рез + Q₃^рез = 0 следует, что Q₁^рез = – Q₃^рез.

Для рассматриваемого случая φ _1Г=1, φ ₂₂=1– , φ ₂₁= , φ ₁₂=1.

       Эффективный поток Q₁^эф с учетом формулы (16. 3) равен:

.

(16. 6)

Для поверхности F₂ невозможно записать выражение, аналогичное последнему, так как неизвестна температура T₂ адиабатной поверхности (для нее задана величина Q₂^рез=0).

Но Q₂^рез=Q₂^пад-Q₂^эф, следовательно, Q₂^эф=Q₂^пад.

       В свою очередь

,	(16. 7)
.

Подставив все вышеизложенное в выражение

,

(16. 8)

получим

.

(16. 9)

       Формула (16. 9) носит название формулы В. Н. Тимофеева и служит для приближенных расчетов, так как при ее выводе все поверхности и объем газа считались изотермическими и изооптическими.

 Понятие сложного (радиационно-поверхностного) теплообмена

       Как было показано ранее, при расчете теплообмена излучением величина результирующего потока всегда записывается в виде произведения приведенного коэффициента излучения системы C_пр на разность температур поверхности F, для которой определяется результирующий поток, T_n, и температуры источника энергии T₀, т. е.

.

(17. 1)

Для расчетов сложного теплообмена (излучением и конвекцией) с формальной точки зрения удобно описывать Q^рез формулой, аналогичной закону Ньютона для конвективной теплоотдачи:

.

(17. 2)

       Приравнивая правые части выражений (3. 48) и (3. 49), получим выражение для коэффициента теплоотдачи излучением:

.

(17. 3)

       Использование понятия коэффициента теплоотдачи излучением позволяет формально записать для нелинейных граничных условий третьего рода закон теплообмена в форме закона Ньютона, хотя на самом деле теплообмен между окружающей средой и поверхностью в этом случае осуществляется излучением. Формальная замена нелинейных граничных условий третьего рода на линейные позволяет решать задачи переноса тепла от одной среды к другой через разделяющую их твердую перегородку (теплопередача) при описании теплообмена излучением с помощью формулы (3. 49).

       В случае сложного теплообмена суммарный коэффициент теплоотдачи α _Σ складывается из коэффициента теплоотдачи конвекцией α _к и излучением α _изл.

,

и тогда справедливо выражение:

.

(17. 4)

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте особенности излучения газов.

2. Какова цель введения понятия эффективная длина пути луча?

3. Что понимается под спектральной поглощательной способностью газа?

4. Что утверждают законы Бугера и Бугера–Бера?

5. Почему спектральная поглощательная способность смеси газов не подчиняется закону аддитивности?

6. Какими факторами определяется величина спектральной поглощательной способности газового объема?

7. Покажите, что спектральная степень черноты газового объема возрастает с увеличением объема.

8. От каких величин зависит интегральная степень черноты газового объема?

9. Сформулируйте определение обобщенного среднего углового коэффициента излучения.

10. Чем принципиально отличаются зональные методы расчета теплообмена излучением для случая систем с лучепрозрачной и излучающе-поглощающей средой?

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: