Радиационный перенос

Методика обработки результатов эксперимента, примененная в [133— 35], исходит из предположения о независимости профиля температуры у поверхности от радиационного переноса. При нарушении этой гипотезы все полученные оценки могут оказаться ошибочными. Справедливость ее в данных работах не проверяется. [c.136]

Рис. 4.8. Зависимость распределения температуры от свойств частиц и их концентрации в слое при радиационном переносе / — ур = = 1,01 2-i/p=9,5 (/-ер=0,1 II —ОХ ///—0,5 IV-tp=0,9)

При переходе ко все более разреженным системам влияние кондуктивного переноса уменьшается вследствие роста термического сопротивления газовых прослоек согласно (4.40). При этом энергия в основном переносится излучением. Профили температуры (рис. 4. 0) оказываются очень близкими к распределениям, рассчитанным для случая радиационного переноса (см. рис. 4.8). Роль теплопроводности сводится к сглаживанию температурных скачков около ограничивающих модель поверхностей. [c.167]

Если арУ <а, радиационный перенос не оказывает существенного влияния на распределение температуры. Роль его ограничивается дополнительным переносом энергии между слоем и поверхностью и может оставаться незначительной при достаточно высоких температурах. Для крупных частиц (d = 2 мм) и числе псевдоожижения 5 даже при температуре 1000 °С интенсивность радиационного обмена гораздо ниже, чем межфазового. [c.185]

Будем рассматривать дисперсную среду как систему, в которой твердые частицы и газ способны взаимодействовать с внешним излучением в различных частях спектра. Это означает, что компоненты сквозного потока могут поглощать, рассеивать или пропускать тепловые лучи, а также могут обладать собственным излучением. Подчеркнем, что такого рода возможности имеются лишь в системах частицы — газ . В случаях, когда дисперсионная среда — капельная жидкость, никакого радиационного переноса быть не может (A Qt.h = AiQ =0), так как твердые тела и жидкость для тепловых лучей практически не прозрачны. В псевдоожиженных жидкостью системах в отличие от проточных все же может иметь место радиационный нагрев через свободную поверхность кипящего слоя, отсутствующую в сквозных потоках. Для газодисперсных систем изменение лучистой энергии в рассматриваемом конечном объеме элементарной ячейки дисперсного потока А п за время At определится разностью энергии поглощенного ячейкой падающего извне излучения и энергии собственного излучения этого элемента [c.42]

Природа и закономерности радиационного переноса имеют волновой характер, такой же, как имеют любые другие электромагнитные волны (радио свет, рентгеновские лучи). Все они отличаются лишь длиной волны. Тепловые излучения — это электромагнитные волны длиной 0,76—4000 мкм, в то время как видимые человеческим глазом световые лучи имеют длину волны 0,35— 0,75 мкм. [c.75]

Подведение тепла к объему извне в самом общем случае может складываться из молекулярного и конвективного переносов через поверхность этого объема Q и радиационного переноса равных [c.78]

Сопла. Значительный интерес представляют процессы теплообмена в камерах горения и соплах ракетных двигателей. Тепловые потоки от продуктов горения к стенкам достигают значений порядка 1,2-10 2,4-10" Вт/м Теплота переносится к стенкам конвекцией и радиацией. Доля радиационного переноса достигает 20—30%, так как температура газов очень высока и часто превосходит 3000 К. В связи с резким изменением параметров газа по длине двигателя (например, давление меняется по длине камеры горения и сопла в десятки раз, при этом температура падает на несколько сот кельвинов) меняется химический состав продуктов горения, их физические константы, степень диссоциации. В этих условиях теоретическое определение теплоотдачи в ракетном двигателе затруднено, и поэтому в настоящее время решающее значение имеют экспериментальные исследования. При огромном многообразии размеров и формы двигателей, а также сортов топлива и окислителя невозможно, даже экспериментально, составить одну обобщенную формулу для определения коэффициента теплоотдачи. [c.247]

В случае неподвижной газовой среды, когда наряду с радиационным переносом теплоты учитывается и теплопроводность, из закона сохранения энергии вытекает уравнение 118) [c.201]

Для случая оптически тонкого слоя радиационный перенос тепла согласно (18-34) определяется зависимостью [c.436]

Радиационный перенос теплоты приближенно определяется зависимостью [c.437]

В этой зависимости полагается, что перенос теплоты молекулярной теплопроводностью пренебрежимо мал по сравнению с радиационным переносом. Используя (18-56) и (18-60), получаем [c.438]

Можно воспользоваться (8.7) для расчета эффективной температуры земной поверхности, поскольку это — уравнение, характеризующее радиационный перенос теплоты. [c.293]

Пленка расплава даже у композиционных теплозащитных материалов является относительно упорядоченной средой. Если внутри самих твердых композиционных материалов перенос лучистой энергии происходит, вероятно, лишь внутри пор, то в пленке радиационный перенос может осуществляться непосредственно в конденсированной фазе. [c.231]

Это кондуктивный и радиационный перенос тепла в прогретом слое полупрозрачных материалов, к которым кстати относятся и все стеклообразные вещества. [c.269]

Заметим, что радиационный теплообмен не есть специфическая особенность межпланетных космических аппаратов. В большинстве случаев, когда приходится иметь дело с большими массами плотного и высокотемпературного газа, лучистый тепловой поток может быть сравним или даже превосходить конвективный. Так, по оценкам работы [Л. 10-9] уже при температуре 3000 К и давлении порядка (20- 40)10 Па излучение иаров воды в камере сгорания приводит к увеличению суммарного теплового воздействия на 10—30%- Если учесть, что плотность газа в высокотемпературных устройствах может быть намного выше, а его суммарная степень черноты существенно возрастает при появлении различных примесей (сажи или других твердых частиц), то нетрудно понять, что проблема радиационного переноса тепла в таких агрегатах может оказаться более серьезной, чем при внешнем обтекании. Тем не менее, учитывая прогресс, достигнутый за последние годы в исследовании излучающего сжатого слоя газа над поверхностью затупленных тел, данная глава посвящена в основном решению первой проблемы. [c.286]

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]

Световое моделирование радиационного теплообмена обладает рядом достоинств, способствующих его применению. Во-первых, сам по себе принцип светового моделирования позволяет исследовать процесс радиационного теплообмена в чистом виде и избежать ошибок, вносимых конвекцией и кондукцией, которые существенно осложняют экспериментальное исследование радиационного переноса на тепловых моделях. Во-вторых, световая модель имеет комнатную температуру, что существенно упрощает все операции экспериментирования и измерения по сравнению с излучающей системой, работающей при высоких температурах. В-третьих, применяемые для регистрации световых потоков измерительные средства могут быть изготовлены с большей чувствительностью и точностью, чем измерительные приборы для теплового излучения. И, наконец, метод светового моделирования является очень эффективным способом для определения как локальных, так и средних коэффициентов облученности. Его использование для этой цели дало хорошие результаты [Л. 27, 156]. [c.298]

Радиационный теплообмен в движущейся среде играет определяющую роль во многих теплотехнических установках и агрегатах. Поскольку при анализе этого процесса пренебрегается теплопроводностью (среда считается нетеплопроводной), то такая его схематизация, естественно, приводит к некоторым погрешностям, которые будут, однако, тем меньше, чем выше температура потока, т. е. когда радиационный перенос доминирует, над процессом теплопроводности. [c.331]

Объяснение этого эффекта состоит в следующем [5]. В месте, где поглощается лазерное излучение, происходит выделение тепла. Нагретая область вследствие действия различных механизмов (формирования при электрическом пробое ударной волны, теплопроводности, радиационного переноса энергии) распространяется по газу. Газ при этом ионизуется и становится способным поглощать идущее со стороны источника излучение. Таким образом, тепловая волна, двигаясь навстречу световому пучку, поддерживается благодаря поглощению переносимой им энергии. Так как лазерное излучение хорошо поглощается плазмой, то заметный теплоподвод происходит лишь в довольно тонком ее слое. Этот процесс обладает очевидным сходством с явлением распространения волн химического горения и детонации. [c.124]

При расчете течения и тепловых потоков в канале МГД-генератора радиационным переносом тепла обычно пренебрегают. При этом опираются на то, что радиационный поток на стенки канала, оцененный стандартным методом, оказывается малым по сравнению с конвективным (менее 10 % для канала установки У-25), Переход к каналам генераторов большой мощности связан с заметным увеличением линейных размеров и давления, что в свою очередь приводит к значительному росту радиационных потоков. Кроме того, имеются косвенные экспериментальные данные, свидетельствующие том, что наличие присадки калия в продуктах сгорания, несмотря на ее малую концентрацию 1 %), также заметно увеличивает потоки излучения. Существенно, что энергия излучения переносится в широком спектральном диапазоне, который включает в себя как инфракрасную область спектра, так и видимую, в которой сосредоточено излучение атомов калия. Уже это обстоятельство показывает, что при расчете теплообмена в МГД-канале нельзя пользоваться стандартной методикой, основанной на приближении серого газа или интегральной степени черноты. К тому же для температур, характерных для МГД-каналов (2300-3000 К), данные о степени черноты продуктов сгорания не имеют прямого экспериментального подтверждения. [c.221]

Перенос энергии в слое отложений осуществляется двумя физическими механизмами — молекулярной теплопроводностью и излучением. Молекулярной теплопроводностью теплота переносится как по твердому каркасу слоя, так и в газовых прослойках между -частицами. Радиационный перенос энергии происходит главным образом в газовых зазорах между частицами. Относительная роль радиационной составляющей переноса заметно возрастает с увеличением температуры слоя. Основное влияние на условия переноса энергии в слое загрязнений оказывает структура слоя, которая частично характеризуется его микропористостью. Она определяется размерами, формой и взаимным расположением частиц. Структура слоя обусловливает, таким образом, размеры и форму газовых микрополостей, а также строение собственно твердого каркаса. [c.171]

Повышение температуры в аппарате с псевдоожи-женным слоем двояко сказывается на интенсивности внешнего теплообмена. Во-первых, происходит изменение теплофизических свойств дисперсного материала и ожи-жающего агента. Соответствующие изменения гидродинамики и теплообмена описаны в гл. 2, 3. Во-вторых, усложняется механизм передачи энергии — существенным становится радиационный перенос, роль которого в низкотемпературных системах пренебрежимо- мала. Быстрое возрастание вклада излучения в процесс теплообмена объясняется характером зависимости количества переносимой энергии от температуры. В случае теплопроводности и конвекции перенос энергии между двумя элементами рассматриваемого объема пропорционален разности их температур приблизительно в первой степени (с учетом нелинейности). Перенос энергии излучением в тех же условиях будет пропорционален разности четвертых или пятых степеней (с учетом нелинейности) абсолютных температур [125]. [c.130]

В работе [127] предполагается, что псевдоожижен-ный слой излучает как абсолютно черное тело и, исходя -из формул для лучистого обмена между двумя плоскостями с. температурами Гст и Тел, проводится оценка значимости радиационного обмена в сравнении с кон-вективно-кондуктивным. Роль радиационного переноса возрастает с увеличением размеров. частиц при сохранении неизменными прочих характеристик, в частности свойств материала частиц. Поэтому, если для частиц d = 0, мм лучистый обмен становится существенным при 7 >900 К, то для частиц d = 5 мм — при Г>500К. Аналогичные оценки получены в работе [50] в рамках пакетной теории теплообмена псевдоожиженного слоя с поверхностью (для частиц d = 0,5 мм температура, при которой становится существенным лучистый теплообмен, должна быть больше 700 К). Все эти оценки проводи- лись в предположении, что профиль температуры вблизи поверхности в псевдоожиженном слое не изменяется вследствие радиационного обмена и определяется, как и при низкой температуре, только конвекцией и теплопроводностью. [c.135]

Лредставляют интерес исследования сложного теплообмена в другой разновидности концентрированных дисперсных систем — плотном слое. При исследованиях этой среды оказывается возможным за счет вакууми-рования системы исключить конвекцию и теплопровод- ность газа и изучать только радиационный перенос в широком диапазоне температур [153—157]. Результаты этих работ свидетельствуют о том, что для нлотного слоя при обработке экспериментальных данных оказыва.-ется удачным предположение об аддитивности различных механизмов переноса энергии [157]. При этом перенос излучения учитывается введением-коэффициента лучистой теплопроводности [c.139]

Сравнение результатов расчетов по квазигомоген-ным и ячеечным моделям показало их хорошее совпадение тогда, когда доля лучистого теплообмена невелика. С увеличением роли радиационного переноса ква-зигомогенные модели дают завышенные, а ячеечные — заниженные по сравнению с экспериментом значения эффективной теплопроводности. [c.147]

Рассмотрим радиационный перенос. Профили температуры, представленные на рис. 4.8, позволяют определить влияние параметров системы на распределение 7 при Л = onst. Существенно различается зависимость T i) для концентрированной и разреженной дисперсных систем. При большом расстоянии между частицами, когда велико пропускание системы, вблизи ограничивающих поверхностей формируется незначительный температурный скачок. Аналогичное распределение температуры приведено в [125] для плоского слоя серого газа, находящегося в состоянии радиационного равновесия. [c.165]

Результаты расчета функции гэ(Тст. Тел, Всл) и срзЕнение их с экспериментальными данными позволяют по-новому оценить роль лучистого теплообмена при переносе энергии в псевдоожиженном слое. Как правило, считается, что радиационный теплообмен несуществен до температуры порядка 1000 °С, особенно для мелких частиц [180]. Такое заключение можно сделать исходя из сравнения потоков энергии, которые передаются от слоя к поверхности различными механизмами переноса [127, 50]. В то же время обработка экспериментальных данных (см. рис. 4.16) показывает, что при сравнительно низких температурах ( ст = 300°С, сл = = 600 °С) в слое мелких частиц (d = 0,32 мм) распределение температуры вблизи поверхности теплообмена опре-леляетгя радиационным переносом. Учитывая это, необходимо уточнить условия, при которых роль излучения в формировании распределения температуры вблизи поверхности будет существенна. [c.183]

Другой пример использования возможностей дисперсных систем для принципиально нового решения серьезных проблем современной теплоэнергетики — это создание высоконапряженных радиационных устройств с витающими излучателями и на их основе возможность разработки компактных парогенераторов, промышленных печей и пр. Изготовленная и исследованная в [Л. 20] установка (труба со сжиганием горючей смеси в кипящем на дне слое шамотной и хромитовой крошки размером 2—10 мм с разносом радиационного тепла циркулирующими по высоте такими же частицами) позволила выявить следующее 1) теплонапряженность объема трубы превышала 10 вт1м 2) теплоотдача к стенкам значительно увеличилась за счет усиления радиационного переноса с уче- [c.389]

Зависимость теплопроводности пористых металлов различной структуры от температуры имеет такой же вид, как и у соответству-юших сплошных. Это свидетельствует как об отсутствии изменений в пористой структуре, так и о том, что перенос теплоты за счет лучистой составляющей мал по сравнению с теплопроводностью матриц в исследованных диапазонах температуры. Поскольку у ряда металлов верхняя граница такого диапазона (например, для вольфрама t = 2600 °С) близка к температуре плавления, то можно не учитьшать радиационного переноса теплоты в пористых металлах во всем диапазоне их рабочих температур. [c.36]

Приближение вперед—назад (метод Шустера—Шварц-шильда). Впервые метод был применен к исследованик процессов радиационного переноса в плотных слоях атмосферы. Идея метода заключается в представлении вектора потока излучения в виде разности двух встречных потоков. Взедем в излучающей среде координатную ось и рассмотрим процесс переноса излучения в положительном и отрицательном направлениях оси x . С этой целью введем следующие обозначения [c.164]

Наряду с этим следует отметить и недостатки этого метода, осно1Вным из кото-рых является затруднительность моделирования теплообмена излучением в чистом виде из-за наличия помех от сопутствующих кондуктив-ного и конвективного переносов тепла в модели. Дело в том, что заполняющая внутреннее пространство модели диаметрическая среда (воздух, азот, аргон) переносит тепло от горячих поверхностей к холодным за счет своей теплопроводности и возникающей естественной конвекции, что и приводит к погрешностям, причем эти погрешности тем существеннее, чем больше относительная доля теплопроводности и конвекции по сравнению с реализуемым в модели радиационным теплообменом. Поскольку обычно общий температурный уровень в тепловой модели невысок, то радиационный перенос по порядку соизмерим с кондуктивным и конвективным переносами и возникающие погрешности могут быть большими. [c.279]

При описании радиационного переноса в процессе радиацион1но-(кондукти вного теплообмена различными авторами и1апользов1ались разные лодходы дифференци-ально-разностное Л. 208, 211, 400, 401, 4 06], диффузионное [Л. 210, 349, 370, 416] и тензорное Л. 351] приближения, а также аппарат интегральных уравнений [Л. 89, 108, 203, 207, 370—372, 402—408]. [c.382]

Экспериментальные исследования радиационно-конвективного теплообмена отличаются гораздо большей сложностью по сравнению с исследованиями процессов конвективного, кондуктивного и радиационного переносов тепла. Эти сложности возникают на всех этапах проводимого исследования и при создании экспериментального стенда, являющегося довольно сложным техническим сооружением, и при разработке методики проведения экспериментов, и при обработке опытных данных и установлении критериальной зависимости. При этом приходится решать ряд новых методических вопросов, не возникающих в экспериментах по изучению чисто кондуктивного, конвективного и радиациояного теплообмена. Эти методические вопросы являются важными в практическом отношении, так как от их правильного решения зависят достоверность полученных экспериментальных результатов и надежность сделанных на их основе научных выводов и обобщений. Поэтому все более или менее удачные методические разработки по исследованию сложного теплообмена представляют несомненный интерес и должны быть использованы в экспериментальных работах. [c.437]

Рассмотрим вопрос об использовании накала огнеупорных деталей туннельных горелок в целях увеличения доли радиационного переноса тепла в общем балансе теплопередачи. С этой точки зрения туннельные горелки обладают меньшими возможностями по сравнению с радиационными горелками. Как видно из схемы, представленной на рис. 9-10, в туннельных горелках лишь небольшая часть излучения стенок туннеля 1 поцадает на нагреваемое тело 2, а большая часть лучей испытывает многократное отражение внутри туннеля. [c.161]

Воспользовавшись приведенным выше кондуктивно-радиацион-ным параметром N, критерий Больцмана Во можно связать с критериями Рейнольдса Re и Прандтля Рг и оптической толщиной слоя Тд-. Во = Nt RePr. Из полученного выражения видно, что определяемое критерием Во соотношение между конвективным и радиационным переносом энергии зависит не только от критериев Re и Рг, но и от кондуктивно-радиационного параметра N и оптической толщины слоя Тд. [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...