Теплопередача. Теплопередача через однослойную и многослойную и цилиндрические стенки. Коэффициент теплопередачи.

На практике широко применяются процессы пере­дачи теплоты от одной подвижной среды (жидкости или газа) к другой через разделяющую их стенку. Движущуюся среду, ис­пользуемую для переноса теплоты, называют теплоносителем, а процесс теплообмена между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела

между ними — теплопередачей. В качестве примеров теплопе­редачи можно привести пере­дачу избыточной теплоты,от воздуха внутри животноводче­ского или.птицеводческого по­мещения через ограждающие конструкции к наружному воз­духу; передачу теплоты воды, протекающей через отопитель­ный прибор, к воздуху поме­щения; передачу теплоты ды­мовых газов к воде, протекаю­щей через кипятильные трубы парового котла, и т. д.

При теплопередаче теплота переносится последовательно,

сначала за счет конвективного теплообмена от более горячего теплоносителя к стенке, затем путем теплопроводности — через стенку (однослойную или многослойную) и, наконец, снова за счет конвективного теплообмена от холодной поверхности стен­ки к более холодному теплоносителю. Общая схема теплопере­дачи приведена на рисунке 8.6.

Теплопередача может быть стационарной и нестационарной. Рассмотрим стационарную теплопередачу через плоскую стенку, имеющую толщину δ и теплопроводность λ (см. рис. 8.6).

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

где А — площадь поверхности стенки, м².

Уравнение (8.45) носит название уравнения теплопередачи, а коэффициент k — коэффициента теплопередачи, для выяснения его физической сущности решим уравнение (8.45) относитель­но k:

Согласно (8.46) коэффициент теплопередачи характеризует интенсивность теплопередачи и равен плотности теплового пото­ка через стенку (поверхность раздела*), отнесенной к темпера­турному напору между теплоносителями. Коэффициент k имеет размерность Вт/ (м² • К).

БИЛЕТ – 22

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН. ЗАКОН ПЛАНКА.

Основные понятия и определения. Тепловое излуче­ние представляет собой процесс превращения внутренней энер­гии излучающего тела в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При попадании лучистой энергии на другое тело она частично поглощается им, превращаясь во внутреннюю энергию. Особенность теплообмена излучением заключается в том, что от­падает необходимость в непосредственном контакте тел. Излу­чение электромагнитных волн свойственно всем телам.

Излучение обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, а именно — непрерывностью электромагнитных волн и дискретностью, характерной для испускаемых частиц — фото­нов. Распространение излучения в пространстве определяется

волновыми свойствами, а энергия излучения — корпускулярными. Теп­ловое излучение характеризуется длиной волны λ и частотой колеба­ний v. При этом между ними име­ется зависимость v = C / λ, где С = З*10⁸ м/с — скорость распростране­ния света.

Излучение всех зависит от тем­пературы. С увеличением темпера­туры увеличивается внутренняя энергия тела и, как следствие, излу­чение тела.

Кроме температуры, излучение зависит от природы тела, состоя­ния поверхности, а для газов — также от толщины слоя и дав­ления. Большинство твердых и жидких тел излучают энергию во всех диапазонах длин волн. Чистые металлы и газы ис­пускают энергию только в определенных интервалах волн — так называемое селективное излучение.

При умеренных температурах, которые обычно встречаются в технике, в том числе в сельскохозяйственном производстве, из­лучение соответствует диапазону длин волн от 0,8-10~⁶ до 0,8х Х10~³ м. Они относятся к тепловому (инфракрасному) излу­чению.

Интегральный лучистый поток, излучаемый в единицу вре­мени с единицы поверхности по всем направлениям полусфери­ческого пространства и по всем длинам волн, называют поверх­ностной плотностью потока интегрального излучения, или излу-чательной способностью тела Е, Вт/м².

Отношение плотности потока излучения, испускаемого в бес­конечно малом интервале длин волн, к величине этого интервала, носит название спектральной плотности потока излучения, Вт/м³,

ЗАКОН ПЛАНКА

Для абсолютно черного тела спектральная Плотность потока излучения I _о зависит от длины волны и абсо­лютной температуры тела

где Ci = 3,74-10-¹⁶ Вт/м²; С₃= 1,439-10~² м-К — постоянные излучения; Т — термодинамическая температура, К; е — основание натурального логарифма.

С повышением температуры длина волны, соответствующая максимальной интенсивности излучения, смещается в сторону более коротких длин волн.