Основы расчета теплообмена излучением

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ [c.5]

В основу расчета теплообмена излучением кладется закон Стефана-Больцмана, согласно которому поверхностная плотность собственного излучения Est абсолютно черного тела прямо пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры Г [c.54]

Итак, система уравнений (3-18) — (3-22) описывает процессы радиационного теплообмена для спектрального излучения в общей постановке. Эта система уравнений является основой, на которой базируются все методы исследования и расчета теплообмена излучением. [c.99]

Определенный интерес представляет попытка построения приближенного теоретического расчета топок а основе зонального метода расчета теплообмена излучением, предпринятая Н. А. Рубцовым. Основная идея подобных расчетов сводится к совместному рассмотрению уравнений теплообмена, составленных для каждой из выделенных в топочном пространстве зон, а также соответствующих (по номеру зоны) балансных топочных уравнений, связывающих эффекты результирующих тепловыделений по зонам с суммарным тепловыделением от сгорания топлива в слое и факеле. В соответствии с обозначениями выделенных изотермических зон в слоевой топке (1—экран, 2 — обмуровка, 3 — факел, 4 — слой горящего топлива) например, указанные уравнения могут быть расписаны в следующем виде [c.551]

С развитием техники и ростом мощностей тепловых агрегатов стала существенно возрастать роль процессов переноса тепла. Во второй половине XIX и в начале XX в. в технической литературе появилось значительное количество фундаментальных работ, посвященных вопросам распространения и переноса тепла, в том числе ряд работ, сохранивших свою значимость и в наше время. Так, опубликованная в 1874 г. работа О. Рейнольдса Гидродинамическая теория теплообмена , в которой было установлено единство процесса переноса тепла и количества движения, оказала существенное влияние на последующую разработку теории и методов расчета конвективного теплообмена. Результаты исследований австрийских физиков И. Стефана и Л. Больцмана, опубликованные в 1879— 1884 гг., являются и теперь основой теории и практических расчетов теплообмена излучением. [c.6]

Изложены законы термодинамики и их приложение к анализу круговых процессов и циклов тепловых двигателей и холодильных установок. Рассмотрены задачи теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, а также основы расчета теплообменных аппаратов. [c.2]

Наряду с дифференциальными важное место занимают также интегральные методы исследования радиационного теплообмена, основанные на интегральных уравнениях теплообмена излучением. Исходя из (3-18) и (3-20), путем соответствующего интегрирования можно получить систему интегральных уравнений, описывающую процессы радиационного теплообмена и имеющую большое теоретическое и практическое значение. На основе интегральных уравнений были решены различные задачи радиационного теплообмена в системах с диатермической (прозрачной) и ослабляющей средой. Роль интегральных уравнений радиационного теплообмена существенно возрастает при исследованиях переноса в излучающих системах сложной геометрической конфигурации. Например, широко применяемые при расчетах радиационного теплообмена зональные методы являются алгебраической аппроксимацией интегральных уравнений теплообмена излучением и позволяют производить расчеты в излучающих системах любой сложности. [c.189]

В основе инженерных методов расчета теплообмена в топках лежат фундаментальные законы теплового излучения, известные в физике как законы излучения абсолютно черного тела. К ним относятся законы излучения Планка и Стефана—Больцмана, закон Ламберта и ряд других законов, непосредственно вытекающих из закона излучения Планка. Исключительно важное место занимает здесь закон Кирхгофа. [c.5]

Эти фундаментальные законы в совокупности с уравнением переноса энергии излучения, уравнением энергии и системой радиационных, характеристик топочной среды и тепловоспринимающих поверхностей нагрева являются теоретическими основами методов расчета теплообмена в топках паровых котлов. [c.5]

Серое излучение играет очень большую роль в теплотехнике. Практически все теплотехнические расчеты ведут на основе допущения серого излучения. Такое допущение значительно упрощает решение многих задач, которые без него были бы неразрешимы. В действительности собственное излучение большой части технических поверхностей близко к серому (сплошному). Излучение газов селективное, несерое. Допущение серого излучения газов значительно искажает действительную картину явлений. Поэтому задачей теплотехников является разработка методов расчета лучистого теплообмена с учетом несерого излучения газов. [c.31]

Как уже указывалось выше, использование в уравнении теплообмена излучением эффективной температуры Гф приводит к необходимости составления относительно нее дополнительного уравнения. Значительное число авторов такое уравнение получает на основе принятия определенных допущений. Так, ряд авторов принимает, что эффективная температура равна температуре топочной среды в выходном сечении тонки [И, 12, 14, 20, 21, 28]. В этом случае дополнительное уравнение записывается так Гф = = Такое допущение, за редким исключением, не подтверждается опытными данными. Несколько лучшая сходимость расчета и опыта получается, если положить Гф = Гт -f- 150 -f- 200° С, как это сделано в работах [28, 54, 57], хотя и это предложение имеет слишком частный характер. Некоторые авторы рассматривают Гф как некоторую среднюю температуру, заключенную между температурами Гд и Т . [c.68]

В последнее время автором совместно с Г. Л. Поляком [Л. 88, 350] был предложен метод исследования и расчета радиационного теплообмена, получивший название тензорного приближения. В основе этого метода лежат тензорные представления вектора потока излучения, используемые и рассматриваемые в ряде работ 1[Л. 22, 26, 27, 68, 87, 346] при анализе процессов радиационного переноса в ослабляющих средах. Основные уравнения тензорного приближения получаются из исходного уравнения переноса излучения (3-18) и граничных условий к нему (3-20). [c.166]

Оценочные расчеты можно проводить на основе принципа аддитивности отдельно и независимо вычислять тепловые потоки вследствие излучения и теплопроводности или конвективного теплообмена и результаты суммировать. Это означает, что в кондуктивно-радиационных задачах [c.261]

На основе этих допущений рассмотрим лучистый теплообмен между рядом труб и средой. Излучение среды будем считать излучением абсолютно черной поверхности. Предположим, что излучающие системы бесконечно протяженные ак вдоль труб, так и поперек них. Решим сначала задачу для случая, когда излучающая среда находится с обеих сторон ряда труб (рис. 132, а). Задачу решим по формулам для лучистого теплообмена между тремя поверхностями, замыкающими пространство. Поверхность труб обозначим индексом 2, а плоскостей — индексами 1 и 3. Расчет ведем на 1 плоской поверхности. Имеем [c.240]

Рассмотрим случай лучистого теплообмена между средой 3 и частью ограничивающей ее поверхности 1 (рис. 140). Для среды и поверхности 1 заданы величины температур, а для другой части ограничивающей поверхности (2) задана величина плотно- сти результирующего теплообмена. Расчет делаем на основе зональных принципов с допущением постоянства плотности излучения по каждой поверхности зоны. Учитываем теплопередачу конвекцией от среды к поверхностям 1 я 2. Количество тепла, получаемое лучевоспринимающей поверхностью [c.261]

В основу существующих схем расчета лучистого теплообмена почти всегда положена модель серого излучения. Между тем в действительности всегда приходится иметь дело с несерым, часто резко выраженным селективным излучением. Расчеты показывают, что влияние селективности на лучистый теплообмен велико. Учет селективности в расчетах лучистого теплообмена представляет собой очень сложную задачу, в настоящее время очень мало изученную. Поэтому одной из важнейших задач теории лучистого теплообмена является изучение влияния селективности на лучистый теплообмен. [c.415]

Адриановым [62] предложено обобщенное интегральное уравнение радиационного теплообмена, эквивалентное двум вышеупомянутым интегральным уравнениям, использованных в работе [60]. Это уравнение описывает теплообмен точки с ее окружением, которая может находиться как в объеме излучающей среды, так и на ограничивающей его поверхности. На его основе Адриановым предложен зональный метод расчета лучистого теплообмена, который в принципе аналогичен методу [60]. Однако в отличие от других зональных методов расчета он позволяет приближенно учесть непостоянство температуры и эмиссионных характеристик в пределах каждой зоны, что приводит к увеличению точности расчета при одинаковом числе зон. В работе [64] рассмотрена возможность построения зонального метода при селективно-сером излучении. Известны отдельные попытки применения зонального метода к расчету лучистого теплообмена в топочной камере [66], а также к анализу топочного процесса [65, 67] или отдельных его элементов [68]. [c.74]

На основе такой общей постановки проведено обобщение и уточнение теоретических методов расчета радиационного теплообмена. Изложены дифференциальные методы расчета теплообмена излучением дифференциально-разностное и диффузионное приближения, приближение радиационной теплопроводности, тензорное приближение и приближение Милна — Эддингтона. Далее на этой же о снове рассмотрены интегральные уравнения теплообмена излучением и методы алгебраического приближения. Рассмотренные теоретические методы проиллюстрированы решением ряда задач, имеющих практическое значение. [c.89]

Резюмируя вышеизложенное, можно отметить, что расчет суммарного теплообмена в топках паровых котлов сводится в настоящее время к расчету теплообмена излучением. Конвективная составляющая результирующего теплового потока либо вовсе не рассматривается, как это имеет место в большинстве методов, либо учитывается грубо приблингенно. Расчет теплообмена излучением, как правило, осуществляется на основе закона Стефана—Больцмана, который приводит к необходимости использования изотермических схем и введения в расчет условной эффективной температуры излучения. Во многих методах расчета предполагается, что тепловоспринимающие поверхности топочных камер имеют относительно низкую температуру, близкую к температуре насыщения пара при давлении в котле, и характеризуются достаточно высокой поглощательной способностью. Работами последних лет показана ошибочность этих допущений. [c.72]

Рассмотренные в первой части книги основы процессов взаимодействйя излучения и вещества позволяют получить физические представления о радиационном теплообмене и осуществить его математическое описание. Система уравнений, описывающая всю совокупность первичных процессов, из которых складывается радиационный теплообмен, является весьма сложной в математическом отношении. Поэтому процесс радиационного теплообмена, будучи сложным по своей физической природе, отличается также и существенной математической сложностью описания. В связи с этим для его исследования и расчета требуется значительно больше усилий и времени по сравнению с процессами теплопроводности и конвективного теплообмена. [c.88]

Система уравнений описывающая процессы теплообмена излучением в такой общей постановке, имеет больщое значение, так как позволяет производить точные и детальные математические исследования этих процессов. В то же время она является основой, на которой строятся все приближенные аналитические методы расчета радиационного теплообмена и экспериментальные методы его исследования с помощью моделирования. В конце главы кратко рассматриваются основные методы решения полученной общей системы уравнений радиационного теплообмена, обычно используемые при решении различных задач. [c.90]

Как уже упоминалось, теоретической основой светового моделирования является идентичность уравнений радиационного обмена во всем диапазоне частот электромагнитного излучения. Анализ уравнений и условий подобия радиационного теплообмена изложен в гл. 9. Результаты этого анализа в полной мере применимы и для светового моделирования теплообмена излучением. Однако тот факт, что для светового моделирования используется не весь возможный диапазон частот от v = = 0 до оо, а весьма ограниченный участок видимого спектра, заставляет отказаться от выполнения подобия )аспределения спектральных характеристик по частоте, ными словами, световое моделирование строго справедливо для спектрального и серого излучения и его использование для селективных излучающих систем сопряжено с необходимостью дополнительных расчетов осредненных по частоте оптических параметров и последующего анализа возникающих при этом погрешностей. Эти обстоятельства следует иметь в виду при использовании методов светового моделирования. [c.299]

Кроме различий, определяемых причинами, рассмотренными выше суммарные методы расчета теплообмена в топочных камерах отличаются также друг от друга из-за неодинаковости донуш ений, положенных в основу вывода уравнения теплообмена излучением, которые определяют вид выражения для приведенной степени черноты тонки а . [c.70]

Не менее сложным остается вопрос о правильной оценке т е м-пературы дисперсного потока в качестве расчетной для лучистого теплообмена. В [Л. 130] для псевдоожиженного слоя предлагается выбирать температуру ядра, предполагая небольшим поперечный (по каналу) градиент температур частиц. В Л. 66] применяется среднеарифметическое значение входной и выходной температур, а в [Л. 201] приближенно решается обратная задача — расчет температуры нагрева дисперсного потока при конвективно-лучистом теплообмене. В этом случае на основе теплового баланса при предположении, что газ лучепрозрачен, режим стационарен, расчетная поверхность излучения Рст. [c.271]

В первой части пособия излагаются основные понятия и законы термодинамики, термодинамические свойства рабочих тел, анализ термодинамических процессов и циклов. Рассматриваются циклы тепловых двигателей и холодильных машин, приводится эксерготический анализ эффективности тепломеханических систем. Во второй части описываются явления теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, даются основы теплового расчета теплообменных аппаратов. Изложение математической теории теплообмена и теории подобия в начале второй части пособия позволило обеспечить единый подход к рассмотрению задач теплопроводности и конвективного теплообмена и избежать повторений. [c.6]

В настояидее время отсутствуют данные по спектральным характеристикам излучения несерых тел, достаточные для того, чтобы широко использовать в инженерных расчетах приведенные выше уравнения. Однако эти уравнения уже сейчас открывают возможность проведения более детального анализа лучистого теплообмена в системах тел на основе известных качественных моделей спектров излучения (поглош,ения) тел. Кроме того, они стимулируют исследования по определению спектральных коэффициентов и характеристик реальных тел. [c.231]

Необходимо отметить, что непосредственное использование графиков, приведенных на рис. 5-26 и 5-27, затруднительно, так как нет сколько-нибудь надежных способов определения числа Бугера в топочных устройствах. Кроме того, не следует упускать из виду, что расчеты, на основе которых выявились данные закономерности, относятся к идеализированному случаю. когда стены топочной ка меры полностью покрыты поверхностями нагрева и когда горение в потоке не происходит, т. е. можно считать, что оно закончилось ранее и речь идет о движении продуктов полно)- горения. Условно считается, что эти продукты горения излучают как серое тело, т. е. учитывается, что излучение трехатомных газов является селективным. Несмотря на все это, вышеприведенные графики позволяют по-новому и более осмысленно подойти к расшифровке некоторых парадоксов , обнаруживающихся при попытках сравнивать эффективность сложного теплообмена при движении потоков, обладающих различными гидродинамическими, температурными и оптическими хар1актеристи-ками. [c.104]

Применительно к печам нефтегазоперерабатывающей промышленности дальнейшее развитие метода А. Э. Клекля связано с работами В. М. Седелкина. Так, в работе В. М. Седелкина и А. В. Паи-мова [47 ] предложена достаточно универсальная методика расчета на основе метода Монте-Карло зональных оптико-геометрических характеристик излучения. С помощью разработанной методики представляется возможным проводить расчеты взаимного радиационного теплообмена с учетом сложной геометрии рабочего пространства печи и факела, наличия экранной поверхности нагрева, переменности оптических свойств среды по ходу луча, селективности излучения объемных и поверхностных зон. [c.210]

В настоящем издании рассмотрены физические основы излучения, лучистый обмен между телами, теория поля и дифференциальные методы исследования явлений излучения. Одисаны методы расчета лучистого теплообмена в печах й топочных камерах. [c.2]

Разработка общей теории зонального метода расчета началась с 1935 г. В статье Г. Л. Поляка [112] решение задачи зональным методом строилось на основе системы уравнений, в которых в качестве неизвестных и заданных величин приняты плотности результирующего и собственного излучений. В статье В. Н. Тимофеева [113] зональный метод рассмотрен на основе системы уравнений, в которых в качестве неизвестных взяты величины эффективного излучения. Наиболее полно,основы зонального метода расчета лучистого теплообмена рассмотрены в работах Ю. А. Суринова [70 114—124], который рассматривает зональный метод как частный случай расчета с помощью интегральных уравнений. Приводимое ниже описание зонального метода расчета лучистого теплообмена сделано на основе работ Ю. А. Суринова. [c.201]

В теоретических методах расчета тепропередачи зависимость искомой величины от определяющих величин или параметров находят теоретическим путем на основе известных закйнов физики. Теоретические методы довольно часто применяли к расчету лучистого теплообмена в топках котельных агрегатов. Однако из-за большой сложности явлений при разработке теоретических методов приходится применять упрощенные схемы процесса, делать допущения, упрощающие задачу. Почти Всегда цзлучение принимают серым сч итается, что излучение твердых тел подчиняется закону Ламберта. Во многих случаях принимают, что температура среды по объему излучающей камеры одинакова и постоянна. Делают допущение о постоянстве плотности лучистых потоков по отдельным поверхностям, принимают, что поглощательные способности объема, заполненного средой, одинаковы для всех лучистых потоков, пронизывающих объем. [c.352]

В результате автору удалось установить методику определения активного тепловыделения в процессах сгорания — расширения, а также расчленить потери тепла от теплопередачи в воду и вследствие химической неполноты сгорания. Для построения теп л опере даточной функции по углу поворота коленчатого вала необходимо было определить переменную величину суммарного коэффициента теплоотдачи конвекцией и излучением. Используя собственные опыты, Н. Р. Брилипг суш,ествепно уточнил известную в теплопередаче формулу Нуссельта, дав формулу, которая под названием формулы Нуссельта — Брилинга широко используется при анализе рабочего процесса в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Своими работами в области теплообмена, анализа рабочего процесса и теплового расчета двигателя Николай Романович создал новое направление, которое легло в основу всех позднейших исследований в этой области. Создание такой научной школы в области двигателестроения — одна из крупнейших заслуг Николая Романовича как ученого и как педагога. [c.257]

Отдельные процессы цикла осуществляются в соответствующих агрегатах тепловой электростанции в парогенераторах происходит получение и перегрев пара, в турбине — расширение пара с получением механической работы, в конденсаторе —конденсация пара, после чего цикл повторяется. Расчет и проектирование указанных агрегатов производится с учетом параметров цикла, определяемых на основе термодипамического анализа, а также с учетом интенсивности теплопередачи. Так, например, определение температуры и давления перегретого пара производится на основе термодинамического анализа, а расчет и проектирование пароперегревателя осуществляется методами теплопередачи. Предметом теплопередачи является изучение различных способов переноса теплоты — теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Знание интенсивности переноса теплоты позволяет определять площадь поверхности теплообмена и тем самым размеры теплообменных аппаратов. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...