Реферат: Тепловые преобразователи

Конвекция. Полный тепловой поток в результате теплоотдачи определяется формулой Ньютона

, (2)

где x — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 -К); S — поверхность тела; ΔQ — разность температур окружающей среды и тела. Коэффициент теплоотдачи при естественной и вынужденной конвекции рассчитывается на основании теорий теплового и геометрического подобий.

При искусственной конвекции при поперечном омывании цилиндра (рис. 1, а) коэффициент теплоотдачи для газов выражается формулой

(3)

где d — диаметр цилиндра; υ — скорость движения газа; ν — кинематическая вязкость, равная абсолютной вязкости, отнесенной к плотности вещества; λ— теплопроводность газа; с ип являются функциями скорости газа и размеров цилиндра и определяются по предвари тельно рассчитанной величине, называемой критерием Рейнольдса, Re = vd / v , из табл. 11-1.


а) б)

90° 70° 50° 30° 10°

Рис. 1

Q,ºC

ν, 1·10-6

м2 /c

λ, 1·10-2

Вт/(м·К)

0 13,70 2,33
20 15,70 2,56
100 23,78 3,02
500 80,40 5,46

Таблица 1 Таблица 2

Rе с n
5-80 0,93 0,40
80-5·103 0,715 0,46
5·103 0,226 0,60

При расчете коэффициента теплоотдачи для жидкости в формулу. (3) входит критерий Прандтля Рг:

.

Критерий Прандтля Рг = v / a зависит от кинематической вязкости ν и температуропроводности а, физический смысл которой состоит в том, что она является мерой скорости выравнивания температур различных точек жидкости. Температуропроводность зависит от теплопроводности λ, плотности у и удельной теплоемкости вещества с и определяется формулой а = λ/(су).

Приведенные формулы для теплоотдачи цилиндра в поперечном потоке справедливы только для случая, когда угол ψ, составленный осью цилиндра и направлением потока и называемый углом атаки, равен 90°. Зависимость коэффициента теплоотдачи от угла атаки представлена на рис. 1,б.

В табл. 2 и 3 приведены основные параметры соответственно сухого воздуха при Р = 105 Па и воды, необходимые для расчета коэффициентов теплоотдачи. Температура, при которой определены параметры в табл. 11-2 и 11-3, считается как среднеарифметическая температура тела и среды.

Таблица 3

Q,ºC

ν, 1·10- 6

м2 /c

λ,

Вт/(м·К)

а, 1·10- 7

м2 /c

20 1,6 0,6 1,42
60 0,479 0,66 1,61
80 0,366 0,69 1,64

Тепловое излучение свойственно всем телам, и каждое из них непрерывно излучает и поглощает энергию. Разность между излучаемой и поглощаемой телом лучистой энергией отлична от нуля, если температура тел, участвующих во взаимном обмене лучистой энергией, различна. По закону Стефана — Больцмана полное количество энергии, излучаемой в единицу времени единицей поверхности, имеющей температуру Q, равно , где σо = 5,7- 10-8 Вт/(м24 ) — константа излучения абсолютно черного тела.

В технических расчетах этот закон применяется в более удобной
форме: Ео = Со (Q/100)4 , где Со — коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела: Со = 5,7 Вт/(м24 ). Закон Стефана — Больцмана применим и к реальным серым телам, но их коэффициент лучеиспускания С рассчитывается с учетом относительной излучательной
способности или степени черноты тела ε, т. е. С = Со ε. Значение ε изменяется в пределах от нуля до единицы.

Количество поглощаемой телом лучистой энергии также зависит от степени черноты тела и определяется формулой Е = εEэф , где Езф извне падающее эффективное излучение окружающих тел. При выводе формул лучистого теплообмена между телами необходимо учитывать, кроме лучеиспускательной, поглощательной и отражательной способности тел, их размеры и направление излучений. Относительно простые формулы могут быть приведены только для теплообмена между плоскими параллельными поверхностями и между двумя поверхностями в замкнутом пространстве, когда одна из поверхностей охватывает другую, обязательно выпуклую поверхность (рис. 1, в).

К-во Просмотров: 475
Бесплатно скачать Реферат: Тепловые преобразователи