ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ Г лава пятнадцатая. Основные положения и законы теплового излуче15- 1. Описание процесса из "Теплопередача " Тепло- и массообмен при конденсации пара из парогазовой смеси имеют большое практическое значение. Ранее, в гл. 12, были рассмотрены закономерности теплоотдачи при конденсации чистых паров. Наличие в паре неконденсирующегося газа приводит к уменьшению скорости конденсации, так как газ, накапливаясь у поверхности конденсации, затрудняет доступ пара к этой поверхности. На поверхности раздела фаз как температура, так и парциальное давление пара ниже температуры и парциального давления пара в основной массе парогазовой смеси (рис. 14-8). [c.339] Здесь а — коэффициент теплоотдачи от парогазовой смеси к пленке конденсата. Коэффициент теплоотдачи а зависит от характера течения парогазовой смеси, формы и размеров поверхности конденсации, состава парогазовой смеси и физических свойств ее. [c.339] Из уравнения (14-50) следует, что коэффициент теплоотдачи зависит от интенсивности взаимосвязанных процессов тепло- и массообмена. В общем случае он зависит от формы и размеров шоверхности конденсации, характера течения парогазовой смеси (свободное или вынужденное, ламинарное или турбулентное), состава парогазовой смеси, давления и температуры ее, физических свойств комионентов смеси и других факторов. [c.340] Н а рис. 14-9 показано влияние примеси воздуха на коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на горизонтальной трубе. По оси ординат отложены относительные коэффициенты теплоотдачи (асм/а) 100%, где а — коэффициенты теплоотдачи при онденсации чистого пара, по оси абсцисс — объемное содержание воздуха в паре, Каждой кривой на графике соответствует определенное значение числа Рейнольдса парогазовой смеси [Л. 26]. [c.340] Как показывает график рис. 14-9, при наличии цримеси воздуха теплоотдача резко уменьшается. Влияние примеси тем больше, че 1 меньше скорость паровоздушной смеси. [c.340] Тепло- и массоотдача при конденсации пара из парогазовой смеси исследовались в ряде работ, например (Л. 24, 32, 161, 214, 224]. Однако до настоящего времени данных по тепло- и массоотдаче еще недостаточно, что часто затрудняет тепловой расчет некоторых теплообменных устройств. [c.340] Практически важной задачей является процесс тепло- и массоотдачи при конденсации пара из движущейся паровоздушной смеси на горизонтальных одиночных трубах и трубах, собранных в пучок. Тепло- и массообмен при названных условиях исследовались в ряде работ. Рассмотрим результаты [Л. 32], широко используемые в расчетной практике. [c.340] В опытах [Л. 32] паровоздушная смесь поступала к одиночной горизонтальной трубке и пучку горизонтальных труб сверху. Давление паровоздушной смеси изменялось от 0,047 до 0,91 аг . объемное содержание воздуха в водяном паре ег=0,01 -т-0,56. [c.340] Здесь для одиночной трубы с=0,47, для первого ряда пучка с=0,53, для третьего последующего рядов с=0,82. [c.341] На рис. 14-10 формула (14-51) для одиночной трубы сопоставлена с опытными данными. [c.341] Формулы (14-51) и (14-52) получены В опытах с шахматным пучком. Поперечный относительный шаг был равен 1,475, продольный — 1,275. В расчетной практике эти формулы 1в (первом -приближении распространяют и на лучки с дру-гими относительными шагами. [c.341] Располагая уравнениями (14-51) и (14-52) для коэффициента массоотдачи и уравнением (12-32) для коэффициента теплоотдачи а , характеризующего термическое сопротивление коН денсатной пленки, можйо по формуле (14-50) найти коэффициент теплоотдачи Ссм от паровоздушной смеси к стенке трубы. [c.341] Вопросы расчета конденсационных установок на основе приведенных данных подробно рассматриваются в специальной литературе [Л. 12. 32]. Там же шривквдятся вспомогательные номограммы, облегчающие расчет. [c.341] Процессы лучистого теплообмена получили широкое распространение а различных областях техники, в частности в теплотехнике, ядерной энергетике, ракетной технике, металлургии, сушильной технике, химической технологии, светотехнике, гелиотехнике и др. [c.342] Тепловое излучение представляет собой процесс распространения внутренней энергии излучающего тела путем электромагнитных волн. Электромагнитными волнами называют электромагнитные возмущения, исходящие от излучающего тела и распространяющиеся в вакууме со скоростью света, равной 3-10 м1сек. При поглощении электромагнитных волн какими-либо другими телами они вновь превращаются в тепловую энергию. Возбудителями электромагнитных воля являются заряженные материальные частицы, т. е. электроны и ионы, входящие в состав вещества. При этом колебания ионов соответствуют излучению низкой частоты излучение, обусловленное движением электроно з, может иметь высокую частоту, если они входят в состав атомов и молекул и удерживаются около своего равновесия значительными силами. [c.342] В металлах многие электроны являются свободными. Поэтому здесь нельзя говорить о колебаниях около центров равновесия. Электроны движутся и при этом испытывают нерегулярное торможение. Вследствие этого излучение металлов приобретает характер импульсов и имеет волны различной частоты и в том числе волны низкой частоты. Помимо волновых свойств, излучение обладает также и корпускулярными свойствами. Корпускулярные свойства состоят в том, что лучистая энергия испускается и поглощается материальными телами не непрерывно, а отдельными дискретными порциями — квантами света или фотонами. Испускаемый фотон — частица материи, обладающая энергией, количеством движения и электромагнитной массой. Поэтому тепловое излучение можно рассматривать как фотонный газ. Прохождение фотонов через вещество есть процесс поглощения и последующего испускания энергии фотонов атомами и молекулами этого вещества. [c.342] Тепловое (инфракрасное) Радиоволны. . [c.343] Количественное различие в длине электромагнитных волн приводит к тому, что общие стороны явлений для разных длин волн проявляются с различной отчетливостью. Так, квантовые или корпускулярные свойства проявляются наиболее существенно в коротковолновом излучении. Наоборот, характерные волновые свойства наиболее отчетливо наблюдаются у радиоволн. [c.343] Большинство твердых и жидких тел имеет сплошной спектр излучения, т. е. излучает энергию всех длин волн в интервале от О до оо. К числу твердых тел, имеющих сплошной спектр излучения, относятся непроводники и полупроводники электричества, а также различные металлы в окисленном состоянии. Некоторые тела излучают энергию только в определенных интервалах длин волн, т. е. испускают энергию с прерывистым спектром. К ним относятся чистые металлы и газы, которые характеризуются выборочным или селективным излучением. Излучение различных тел различно. Оно зависит от природы тела, температуры его, состояния поверхности, а для газов — еще от толщины слоя и давления. Большинство встречающихся в природе и технике твердых и жидких тел имеет значительную поглощательную и излуча-тельную способность. Вследствие этого в процессах лучистого теплообмена участвуют лишь тонкие поверхностные слои. Для проводников тепла толщина этих слоев имеет порядок 1 мк, а для непроводников тепла — порядок 1 мм. Поэтому применительно к твердым телам, а также жидкостям тепловое излучение в ряде случаев приближенно можно рассматривать как поверхностное явление. Газообразные тела имеют значительно меньшее излучение, чем твердые и жидкие тела. Поэтому в излучении газов участвуют все его частицы и процесс теплового излучения носит объемный характер. [c.343] Вернуться к основной статье