Некоторые задачи теплообмена излучением

Шестая глава посвящена методам решения некоторых задач теплообмена излучением, часто возникающих при проведении инженерных расчетов. Рассмотрены методы расчета лучистого теплообмена в системе поверхностей с зеркальным и диффузным отражением. Подробно разбираются основные идеи метода Монте-Карло и принципы его программной реализации применительно к задачам определения угловых коэффициентов для диффузного отражения и разрешающих угловых коэффициентов для диффузно-зеркального отражения. При изложении шестой главы в основном используется только материал первой главы. [c.5]

Некоторые задачи теплообмена излучением [c.319]

Быстрое развитие современной техники в последние годы оказало значительное влияние на преподавание теплообмена излучением в высшей школе. Традиционные курсы теплообмена излучением, в которых рассматривались главным образом прозрачные среды, пришлось расширить и включить в них изложение вопросов, касающихся поглощающих, излучающих и рассеивающих сред, а также взаимодействия излучения с другими видами переноса тепла. Перенос излучения в поглощающих, излучающих и рассеивающих средах интенсивно изучался астрофизиками при исследовании звездных атмосфер. Кроме того, задачи, описываемые теми же уравнениями переноса, изучались физиками, работающими в области теории переноса нейтронов. В технике интерес к этой проблеме значительно вырос в последнее десятилетие. Хотя разработаны новые методы и некоторые математические методы, используемые в других отраслях науки для решения уравнения переноса, уже применяются при решении задач теплообмена излучением, представляется полезным дать единое и систематическое описание всех новых достижений, легко доступное для аспирантов, научных работников и инженеров. В области инженерных приложений необходима книга, представляющая собой исчерпывающее, систематическое и единое изложение фундаментальных положений, основной теории и различных методов решения задач переноса излучения не только в прозрачных, но и в поглощающих, излучающих и рассеивающих средах, а также взаимодействия излучения с другими видами теплопередачи. Поэтому эта книга была задумана как учебное пособие по курсу переноса излучения, а также как справочник для научных работников и инженеров, работающих в этой области. [c.7]

При решении задач теплообмена излучением с помощью метода разложения по собственным функциям приходится интегрировать в полном и половинном диапазонах изменения ц различные функции нормальных мод. Ниже приведены различные интегралы нормировки, соотношения ортогональности и некоторые полезные интегралы, содержащие собственные функции для случая изотропного рассеяния. Выводы приведенных выражений и бол е полные таблицы можно найти в оригинальных публикациях [1, 2, 6, 25]. [c.402]

В ряде случаев при решении задач теплообмена встречаются конечные уравнения или системы конечных уравнений. Эти уравнения могут быть алгебраическими или трансцендентными. В качестве примера трансцендентной системы можно привести систему (1.26), решение которой позволяет определить равновесный состав газовой смеси. Отыскание корней многочленов встречается при нахождении собственных значений характеристического многочлена (например, в задаче расчета многокомпонентной диффузии в случае течения Куэтта, гл. 8). В данной главе приводится пример решения трансцендентного уравнения, связанного с расчетом температуры поверхности летательного аппарата (ЛА) с учетом излучения его поверхности. Приведем некоторые методы решения конечных уравнений. [c.66]

Задачи моделирования процессов теплообмена в поглощающих, излучающих и рассеивающих средах относятся к одним из наиболее сложных в теории теплообмена [33]. Поэтому в этом подразделе мы ограничимся только кратким описанием некоторых распространенных вычислительных подходов к решению важной практической задачи анализа теплообмена излучением в замкнутых системах поверхностей, разделенных излучающим, поглощающим и рассеивающим газом. Эту задачу решают в различных приближениях. [c.201]

Ниже приводятся основные уравнения движения и энергии Для излучающего газа, рассмотрено, какие упрощения могут быть сделаны в случае течения в пограничном слое, н.а типичных примерах проиллюстрирована математическая формулировка задачи о совместном действии конвекции и излучения в пограничном слое, обсуждены методы решения и результаты. В связи с тем что при рассмотрении радиационного теплообмена основ-, ное внимание будет уделено получению общего решения уравнений пограничного слоя, соответствующие течению в пограничном сЛое упрощения и автомодельные решения будут приведены только для двумерного установившегося пограничного слоя с излучением. Однако преобразованные уравнения двумерного пограничного слоя будут представлены в обще,м виде, так что из них можно будет легко получить некоторые частные случаи. Для простоты анализ будет проведен только для серого газа и ламинарного режима течения. Распространение этих результатов на случай несерого газа потребует лишь учета в радиационной части задачи селективности излучения. [c.525]

Вначале будет сделана попытка последовательно рассмотреть общее решение уравнения переноса излучения и провести его исследование в рамках общей задачи теплообмена с учетом излучения. Далее обсудим характерные для уравнения переноса излучения асимптотические приближения и возникающую при их использовании трансформацию общей задачи теплообмена с учетом излучения. Затем приведем также некоторые примеры, иллюстрирующие применение и поведение найденных решений. К сожалению, на этом заканчивается исследование точного уравнения и необходим переход к анализу приближенных уравнений переноса. Этот переход диктуется исключительной сложностью общей задачи теплообмена с учетом процесса излучения. Несмотря на возможность выписать в квадратурах общее решение точного уравнения переноса излучения, исследование общей задачи теплообмена на его базе представляется очень сложным и, что самое главное, мало перспективной задачей. [c.98]

Для решения уравнения (3.2) необходимо знать распределение температуры в рассматриваемой области, ибо только при этом условии становится определенной его правая часть. Поскольку в общем случае распределение температур априори неизвестно и, в частности, определяется процессом переноса излучения, для общего решения задачи теплообмена необходимо уравнение (3.2) дополнить некоторым уравнением относительно температуры. Другими словами, общая задача теплообмена с учетом излучения должна описываться некоторой системой уравнений. [c.100]

Возвращаясь к постановке два, допустим, что в рассматриваемой нами среде существует некоторый механизм передачи тепла. Допустим далее, что этот механизм описывается некоторым известным нам уравнением. Если теперь в этом уравнении поглощение и излучение радиации рассматривать как истоки или стоки тепловой энергии, то полная задача теплообмена, включающая в себя [c.102]

В этом параграфе дадим общее решение уравнения переноса излучениями проведем его исследование в асимптотических случаях оптически толстой и оптически тонкой среды. Для этих же случаев мы рассмотрим также трансформацию обшей краевой задачи теплообмена (теплопроводность и излучение) и исследуем некоторые примеры. [c.105]

Несмотря на принятое допущение, что излучение всех тел черное, этот случай имеет практическое значение, так как близко соответствует некоторым действительным условиям, например излучению рабочего пространства печи или топочного объема в окружающую среду через отверстие, имеющее водоохлаждаемые стенки. Решение этой задачи лучистого теплообмена может быть сведено к рассмотрению теплообмена в замкнутой системе из [c.191]

Изложенная здесь задача лучистого теплообмена рассматривалась ранее. Е. Эккертом, который, решая ее другим методом, получил другое по виду расчетное уравнение [Л. 34], Его уравнение после некоторых преобразований может быть приведено к полученному здесь выражению (17-17). Приближенные решения рассматриваемой задачи при учете селективности излучения газов через интегральную поглощательную способность среды приведены в [Л. 194, 97, 65]. [c.304]

Заметим, что в теории теплообмена, особенно в части ее технического применения, почти повсеместно употребляется последняя формула. Из всего вышеизложенного ясно, что применение этой формулы связано сразу с двумя предположениями, а именно с предположением- о равновесном излучении и об абсолютно черном теле. Совершенно ясно также, что на практике не реализуется ни то, ни другое. Оценить погрешности, вносимые этими допущениями, — фундаментальная задача теории теплообмена. Некоторые оценки по этому поводу даны в третьей главе этой части. [c.48]

Как следует из формул (20.67) и (20.68), наличие между взаимодействующими телами одного экрана уменьшает лучистую теплопередачу в два раза, наличие двух экранов — в три и т. п. Таким образом, с помощью экранирования можно существенно уменьшить теплообмен излучением. Особенно заметный эффект дают экраны с низкими коэффициентами поглощения. На этом принципе, в частности, основана экранная теплоизоляция печей и создание изоляционных материалов, выполненных из набора тонких металлических фольг (альфоль, стальфоль и т. п.). Интересно отметить, что рассмотренная задача теплового экранироваиия и связанный с ней перенос излучения могут быть интерпретированы как процессы теплообмена излучением в некоторой дискретной среде с полосами поглощения, переизлучения и отражения при наличии в них локального термодинамического равновесия. [c.510]

Приближенные. методы полезны с той точки зрения, что они дают различные простые способы решения сложных задач переноса излучения, однако их применение ограничивается тем обстоятельством, что точность приближенного метода не може1г быть оценена без сравнения с точным решением. Поэтому в гл. 11—13 будут рассмотрены вопросы, связанные с применением и точностью некоторых из названных здесь приближенных методов решения задач теплообмена только излучением, а также сложного теплообмена в условиях взаимодействия излучения, теплопроводности и конвекции. [c.340]

В настоящее время электрическое моделирование получило большое развитие. Появился ряд установок, предназначенных для решения различных физических задач эти установки носят характер счетно-решающих устройств. В некоторых из них применяются специальные нелинейные сопротивления, позволяющие моделировать не только граничные условия с конвективным переносом тепла от поверхности, но на случай, когда наряду с конвективной теплоотдачей имеют место и другие виды теплообмена (тепловое излучение). Примером таких установок у нас в стране является электроинтегратор-Гутенмахера. [c.122]

К задачам лучистого теплообмена может относиться определение потоков различных видов излучения по заданным температурам, оптическим свойствам поверхностей тел, их геометрической форме и размерам (прямая задача) определение температур поверхностей тел по заданным потокам излучения, оптическим и геометрическим свойствам тел (обратная задача) решение смешанных задач, когда для одних тел излучаюш,ей системы заданы потоки излучения, а для других — температуры и необходимо найти для некоторых тел температуры, а для других —лучистые потоки. Здесь будут рассматриваться лишь прямые задачи. В этих задачах наиболее важное практическое значение имеет определение потоков результирующего излучения. [c.378]

Вместе с этим следует отметить большую математическую сложность приведенной системы уравнений, не позволяющую получить ее аналитическое решение в общем виде, а также некоторый формализм в задании начальных И граничных условий. Дело заключается в том, что в общем случае при турбулентном движении среды не представляется воз.можным задать начальные условия согласно (12-6), (12-7), (12-14) и (12-22), посколькупри этом не известны поля скорости, давления, температуры и спектральной интенсивности излучения в любой момент времени, принимаемый за начало отсчета. Аналогично и граничные условия (12-8) и (12-15), представляющие собой распределение скорости и температуры во входном сечении канала Л для любого момента времени, также остаются неизвестными, так как рассматри-вае,мая задача сложного теплообмена, строго говоря, не [c.342]

В книге кратко изложены основные законы теплового излучения. Рассмотрены некоторые практически важные задачи расчета лучистого теплообмена между телами. Приведены расчетные формулы, графики, номограммы, таблицы, необходимые для выполнения практических расчетов. Изложена методика ятих расчетов. [c.2]

Суриков Ю. А. Интегральные уравнения теплового излучения и методы расчета лучистого обмена в системах серых тел, разделенных диатермической средой.— Изв. АН СССР , 1948, № 7. Анализ некоторых основных понятий и задач теории теплового излучения.— Изв. АН СССР , 1050, № 4. Исследование лучистого теплообмена в системах серых тел.— Теплоэнергетика , 1950, вып. I, ЭНИН, АН СССР. Лучистый теплообмен в излучающей системе, состоящей из трех тел.— Изв. АН СССР , ОТН. 1052, № 5. Лучистый теплообмен при наличии поглощающей и рассеивающей среды.— Изв. АН СССР , ОТН. 1952, № 9, 10. [c.554]

Влияние излучения на теплообмен при ламинарной свободной конвекции на вертикальной пластине для поглощающей и излучающей жидкости в приближении оптически толстого слоя было и JJeдoвaнo в работе.[24] с помощью метода единичного возмущения. В [25] рассмотрена аналогичная задача для случаев как оптически тонкого, так и оптически толстого слоя. Для решения уравнения энергии использовался приближенный интегральный метод. Авторы работы [26] рассмотрели задачу сложного теплообмена для поглрщающей, излучающей и изотропно рассеивающей жидкости. Радиационная часть задачи решалась ими точно с помощью метода разложения по собственным функциям. В этом разделе будет дана формулировка задачи о свободной конвекции на вертикальной пластине при наличии излучения, описаны методы решения и обсуждены некоторые результаты. [c.563]

Б книге, представляющей обширное оригинальное исследование ведущего специалиста по теплообмену М. Якоба, изложены наиболее интересные разделы 2-го тома его монографии Теплообмен . В этих разделах изложены теория излучения и некоторые наиболее интересные случаи онвертивного теплообмена, встречающиеся при ре-щении ряда задач в области новой техники. [c.436]

Аналитические решения задач о совместном влиянии лучистого теплообмена твплопровоян ости или конвекции базируются на совмещенных соответствующих уравнениях переноса энергии [Л. 243, 271]. Однако такие решения получены применительно к отдельным частным случаям, например совместно/му действию излучения и вынужденной конвекции в цилиндрической трубе и др. [Л. 81, 95, 183, 184]. Практически расчет теплообмена при совместном действии теплового излучения и теплопроводности или конвекции часто производится соответственно по методам эффективной теплопроводности и эффективной теплоотдачи. Эти методы состоят в замене коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи некоторыми эффективными величинами, учитывающими лучистый перенос тепла [c.387]

Физическая природа процессов испускания и поглощения достаточно полно представлена в современной теории теплового излучения. Однако для репюния практических задач расчета лучистого теплообмена, ввиду его большой сложности, целесообразно использовать феноменологический метод исследования, рассматривая Среду как сплошную, а не дискретную, и обладающую некоторыми суммарными характеристиками, определяющими лучистый перенос энергии. [c.283]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...