Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Примеры решения задач по физике
Кинематика
Движение материальной точки
Основное уравнение динамики
Законы сохранения импульса и энергии
Динамика вращательного движения
Механические колебания
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА
Механика
Молекулярная физика и термодинамика
Электричество
Электромагнетизм
Атомная и ядерная физика
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Термодинамические процессы
Описание теплопроводности
Теплоотдача в жидкостях и газах
Теплоотдача при фазовых переходах
Тепловое излучение
Теплообменные аппараты
  Кинематика поступательного движения
Электростатика

 

Пример 24. Определить потери тепла излучением с 1 м паропровода, если его наружный диаметр  м, степень черноты поверхности , температура стенки , температура окружающих тел .

 Решение. При излучении в неограниченное пространство, когда  

 

 Лучистый теплообмен в различных излучающих системах может быть уменьшен за счет применения экранов. Если между двумя плоскостями параллельными поверхностями установлен экран в виде тонкой пластины, (газовый слой прозрачен, D=1), то с первой пластины на вторую (при Т1>Т2) может попасть лишь часть потока тепла, поглощаемая экраном (прозрачность экрана равна нулю, Dэ=0). Расчетным уравнением в этом случае является зависимость (164), в которой приведенная степень черноты для общего случая n – экранов

 , (167)

где - степень черноты i–го экрана.

 Пример 25. Решить задачу, рассмотренную в предыдущем примере, при условии, что паропровод окружен экраном:  и .

 Решение. Температуру экрана определяем из уравнения баланса теплового потока:

 Приведенная степень черноты для системы паропровод – экран:

.

 Из уравнения баланса находим :

.

 Особенностью излучения газовых объемов является то, что количество поглощаемой трех – или многоатомным газом (углекислым газом СО2, водяным паром Н2О и др.), энергии зависит от числа микрочастиц в объеме, которое пропорционально толщине газового слоя, характеризуемой длиной пути луча l, парциальному давлению газа р и его температуре Т. В соответствие с этим, степень черноты газового слоя зависит от температуры, давления и толщины этого слоя, т.е. . Плотность излучения с поверхности газового слоя на окружающие его стенки

 , (168)

где  − эффективная степень черноты оболочки; − поглощательная способность газа при температуре стенки. Средняя длина пути луча приближенно определяется как , где − объем газа; − поверхность оболочки.

 Сложный (комбинированный) теплообмен. В реальных условиях эксплуатации различных технических систем теплота может одновременно передаваться теплопроводностью, конвекцией и излучением. Такой теплообмен называют сложным.

 Если газообразная среда прозрачна для тепловых лучей (D=1), то расчет теплообмена осуществляют, используя принцип аддитивности (суммирования) тепловых потоков за счет отдельных способов (механизмов) теплообмена. В наиболее общем случае радиационно– конвективной теплоотдачи величина теплового потока  от стенки к омывающему ее газу и к окружающим телам путем соответственно конвективной теплоотдачи Qк и теплового излучения Qр через прозрачный газ, Вт

 , (169)

где − температура соответственно стенки и газа за пределами пограничного слоя; − площадь поверхности теплообмена стенки; − приведенная степень черноты системы;  − температура окружающих тел (оболочки).

 Если газовый объем ограничен стенками и его толщина соизмерима с толщиной пограничных слоев, то теплообмен рассматривают как радиационно–кондуктивный и в расчете учитывают метод эквивалентной теплопроводности, рассмотренный выше.

На главную