Тепловая защита экранированием

Тепловое излучение газов

Для одного и двух атомных газов- испускающая и поглощающая способность потока ничтожна,они прозрачны для теплового излучения(диаметричны).

-значительно поглощают и излучают.

-интенсивность излучения в некотором направлении. Для черного тела . , . Коэффициент поглощения .

Относительное ↓спектр интенсивности излучения на единице длины пути луча.

-собственное излучение элементарно газового объема

-поглощение излучения газового объема, I может либо увеличиваться или уменьшаться либо быть постоянной.

Основной закон переноса лучевой энергии в поглощающем газе

Чем дальше слой газа от границ объема, тем большая доля их излучения поглощается самим газом.

 

 

        

 

 

Интенсификация конвективного теплообмена в каналах.

 

Теплоотдача при обтекании цилиндра и пучков труб.

а) Одиночная труба. При поперечном обтекании цилиндрической трубы (рис. 7) теплоотдача определяется характером движения жидкости.

Рис.7. Характер обтекания цилиндрической трубы.

На передней половине цилиндра возникает пограничной слой, толщина которого увеличивается в направлении движения. Вслед­ствие роста толщины слоя возрастает его термическое сопротивле­ние, что приводит к падению коэффициента теплоотдачи α (рис. 8).

Минимальное значение α соответствует линии отрыва погранич­ного слоя от цилиндра. В кормовой области (после точки отрыва потока) поверхность цилиндра омывается потоком со сложным вихревым движением, и значение коэффициента теплоотдачи увеличивается. Отрыв вязкой жидкости с поверхности цилиндра происходит в резуль­тате совместного влияния торможения жидкости твердой стенкой и действия перепада давления, в результате чего на ли­нии отрыва образуются обратные токи, которые оттесняют набе­гающий поток от поверхности тела.

Рис.8. Изменение коэффициента теплоотдачи по сечению трубы при поперечном обтекании.

 

      На основании опытных данных для расчета средней величины коэффициента теплоотдачи для трубы установлена следующая критериальная зависимость:

                                                               (20)

Значения коэффициентов С и п зависят от числа Re и формы обтекаемого тела. Для круглых труб они могут быть выбраны из табл.1.

                                                                                       Таблица 1.

                                     

Найденное на основании уравнения (20) значение коэффи­циента теплоотдачи α является средним для всей поверхности цилиндра.

Уравнение (20) справедливо только для поперечного (при угле атаки ψ, равном 90°) обтекания.

При уменьшении угла ψ атаки значение α уменьшается, что учитывается в расчетах введением поправки ε_ψ (рис. 9):

                                            α_ψ = ε_ψ (α_ψ=90⁰)                                       (21)

б) Пучки труб. Если поперечный поток жидкости обтекает пучок труб, то процесс теплоотдачи еще более усложняется ввиду того, что харак­тер движения жидкости, омывающей поверхности труб, в значи­тельной мере зависит от расположения труб.

Рис.9. Влияние угла атаки на коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании трубы.

На практике широко распространено коридорное (рис. 10, а) и шахматное (рис. 10, б) расположение труб. Опытными данными установлено, что значе­ние коэффициента теплоотдачи второго и третьего ряда труб выше, чем первого; начиная с третьего ряда труб, и дальше коэффициент теплоотдачи остается постоянным.

 

Рис. 10. Коридорное и шахматное расположение труб в пучке.

     На основе многочисленных опытов акад. М. А. Михеевым предложено для расчета теплоотдачи труб следующие критериальные уравнения.

При коридорном расположении труб в пучке:

                                                           (22)

При шахматном расположении труб в пучке:

                                                             (23)

В этих формулах в качестве определяющей температуры при­нята средняя температура жидкости, определяющей скорости — скорость в самом узком сечении ряда и определяющего размера — диаметр трубки.

Для воздуха критериальные уравнения соответственно прини­мают вид:

                                                ;                        (24)

                                                .                          (25)

Эти формулы позволяют определить среднее значение коэф­фициента теплоотдачи α для трубок третьего и всех последующих рядов в пучках. Значение коэффициента теплоотдачи для трубок первого ряда пучка определяется умножением найденного значе­ния α для трубок третьего ряда на поправочный коэффициент ε_n = 0,6; для трубок второго ряда — в коридорных пучках ε_n = 0,9, а в шахматных пучках ε_n = 0,7. Если же требуется определить средний коэффициент теплоотдачи всего пучка, то расчет ведут по следующей зависимости:

                          ,                 (26)

где α₁ … α_n - коэффициенты теплоотдачи для отдельных рядов;

  F₁ … F_n - поверхности нагрева всех трубок в ряду.