Загрузка ... Загрузка ...

Теплопередача

Теплообмен между двумя текучими средами через разделяющую их твердую стенку называется теплопередачей.

Конструктивно большинство из них представляет собой пучки труб, заключенные в кожух: внутри труб движется жидкость, отдающая теплоту (теплоноситель), а в межтрубное пространство подается нагреваемая жидкость. Часто в качестве теплоносителя применяют горячие газы, нагреваемой средой является воздух. Температура как теплоносителя, так и нагреваемой среды по длине труб непрерывно изменяется. Теплоноситель, отдавая теплоту, понижает свою температуру, а нагреваемая среда— повышает. Движение теплоносителя и нагреваемой среды может происходить в одном направлении — прямотоком или навстречу друг другу — противотоком. Встречаются также принципы перекрестного и комбинированного тока.

В современной технике, отличающейся высокой производительностью тепловых аппаратов, теплообмен излучением сравнительно с другими способами теплообмена (конвекцией и теплопроводностью) с каждым годом находит все большее применение. Это объясняется тем, что при реальных значениях температурного напора в современных теплообменных аппаратах плотность теплового потока, передаваемого телам излучением, во много раз превосходит плотность тепловых потоков, передаваемых конвекцией и теплопроводностью. Теплообмен излучением между телами происходит на расстоянии и не требует соприкосновения двух тел, обменивающихся теплотой, что значительно упрощает конструкцию теплообменных аппаратов.

Теплообмен излучением

Сущность этого способа теплообмена объясняется взаимным-превращением лучистой и тепловой энергии. Нагревание тел за счет действия солнечной радиации является наглядным примером такого теплообмена.

Доказано, что природа световых волн идентична природе электромагнитных. Лучистая энергия представляет собой электромагнитные волны, скорость распространения которых равна 390 000 км/с, и поэтому в тепловых установках, где используется радиационный теплообмен, нагрев изделий происходит значительно быстрее по сравнению с установками, в которых используется конвективный теплообмен. Кроме того, в отличие от конвективного теплообмена лучистый теплообмен вызывает не только нагрев поверхности тела, но и некоторого слоя его, прилегающего к поверхности. При увеличении температуры поверхности излучателя длина волны излучения уменьшается и толщина прогреваемого слоя увеличивается. Наибольшее тепловое действие вызывают световые и инфракрасные лучи спектра с длиной волны от 0,4 до 353 мкм.

Энергия, поглощенная телом, трансформируется в тепловую.

Все тела, имеющие коэффициент поглощения меньше единицы, условно принято называть серыми телами. В природе абсолютно черных тел не существует; есть тела, приближающиеся к ним. Это черный бархат, сажа. Чем больше шероховатость поверхности тела, тем выше его коэффициент поглощения.

Излучательность тела характеризуется отдачей его поверхностью лучистой энергии. Интенсивность излучения любого тела зависит от температуры его поверхности.

Излучателыюстью (поверхностной плотностью) лучистого потока (ф) называется величина, равная отношению потока излучения к площади поверхности испускания потока. Лучистый поток энергии выражается в ваттах, поверхностная плотность лучистого потока — в Вт/м2.

Если поверхность тела нагревается, воспринимая падающую на него энергию излучения от другого тела с поверхностной плотностью фг, то часть этой энергии поглощается телом о.1ф2, остальная часть отражается им и составляет отраженное излучение ф2(1—Oi).

Эффективность излучения

Эффективность излучения можно ощутить или измерить прибором. Зависимость теплового излучения от температуры выражена законом Стефана — Больцмана: поверхностная плотность (излучательность) лучистого потока (сро) абсолютно черного тела пропорциональна его абсолютной температуре в четвертой степени.

Согласно закону теплового излучения Кирхгофа, отношение излучателыюсти тела к его коэффициенту поглощения не зависит от природы тел и равно излучательности абсолютно черного тела при той же температуре.

Абсолютно черное тело, поглощающее всю падающую на него энергию излучения, отличается также наибольшей излучательностью.

Выбор тел с наибольшей излучательностью имеет большое значение для создания источников радиационной теплоты. При передаче теплоты излучением следует иметь в виду, что тела с большим коэффициентом поглощения нагреются быстрее, что сокращает время их нагрева, а следовательно, повышает производительность тепловых установок. Эти свойства тел устанавливают, сравнивая излучательности данного тела в абсолютно черного, отношение которых называют коэффициентом черноты.

Кроме твердых тел при высоких температурах большими излучательностью и коэффициентом поглощения обладают трехатомные и многоатомные жидкости и газы в отличие от одноатомных .и двухатомных газов, почти прозрачных для тепловых лучей. В качестве примера можно назвать продукты сгорания (СО2, Н20 и Др.).

При высокотемпературной обработке строительных материалов (клинкера, керамики и др.) широко используется теплообмен излучением от продуктов сгорания топлива. В котельных установках этот способ теплообмена имеет место при отдаче теплоты от факела топлива и газов к радиационной поверхности нагрева паровых котлов, являющихся генераторами пара.

Тепловой поток, передаваемый от газов излучением к нагреваемой поверхности, зависит не только от их температуры, но и от содержания в них С02, Н20 и от толщины газового слоя.

Как показала практика, последнее мероприятие позволило значительно ускорить обжиг клинкера во вращающихся печах с расширенной зоной спекания, обжиг кирпича в кольцевых печах при разреженной садке, увеличивающей толщину газового своя между соседними кирпичами.

источник: 3 ( см. список литературы )

в начало статьи ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Виды теплообмена

Комментарии запрещены.

Метки
Добро пожаловать
На наш новый форум газовиков!
Полезное
Опрос

У вас есть дома газ?

Просмотреть результаты

Загрузка ... Загрузка ...
Календарь
Сентябрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июн    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

Галерея

images_11 images_5 images_3 images_9