Файл: со страницы 216 ответ на 5 задачу.pdf

МОДУЛЬ 4. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

Лекция 30. Лучистый теплообмен между газом и оболочкой. Примеры практических задач

где С0 5,67 Вт/(м2 · К4) – коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Тогда на основании формул (30.1) и (30.2) коэффициент теплоотдачи излучением

Приведённый коэффициент излучения в системе газ – кладка – металл определяется по формуле [31]

где м 0,8 – степень черноты углеродистых и легированных конструкционных марок сталей; г – степень черноты продуктов сгорания; – сте-

пень развития кладки печи.

Степень черноты продуктов сгорания определяется по формуле

г со2 н2о .

Значения поправочного коэффициента , степени черноты углекислого газа со2 и водяных паров н2o , содержащихся в продуктах сгорания, находят

по номограммам (см. рис. 30.1, рис. 30.2, рис. 30.3). Для этого необходимо рассчитать парциальное давление излучающих газов рСО2 , рН2О и параметр

р Sэф , где Sэф – эффективная длина пути луча. Затем по значению температу-

ры среды (дымовых газов) или стенки (поверхность металла) и параметру р Sэф определяют соответствующие значения степеней черноты излучаю-

щих газов.

Парциальное давление излучающих газов определяется по формулам:

МОДУЛЬ 4. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

Лекция 30. Лучистый теплообмен между газом и оболочкой. Примеры практических задач

р98,1 Н2О ,

Н2О 100

где СО2 , Н2О – содержание углекислого газа и водяных паров в продуктах

сгорания, %, рассчитывается для конкретного вида топлива (мазут, природный газ и т.д.).

Эффективная длина пути луча определяется по формуле

где – коэффициент, обычно принимаемый равным 0,9 ; V – объём, запол-

ненный излучающим газом, м3; F – площадь стенок, ограничивающих этот объём, м2; В – ширина печи, м; h и L – высота и длина соответствующей зоны печи, м.

Степень развития кладки печи определяется по формуле

l – длина заготовки, м.

Если температура металла и (или) температура среды меняется по длине зоны, то коэффициент теплоотдачи определяется как среднегеометрический между его значением на входе и выходе из зоны:

изл вх вых ,

тогда для методической зоны, где температура дымовых газов меняется по длине зоны, коэффициент теплоотдачи определяется по формуле

а для сварочных зон, где температура дымовых газов постоянная по длине зоны, коэффициент теплоотдачи определяется по формуле

МОДУЛЬ 4. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

Лекция 30. Лучистый теплообмен между газом и оболочкой. Примеры практических задач

Определениетемпературыстенкипечи

Для составления теплового баланса методической нагревательной печи необходимо найти потери тепла через кладку печи, а для этого нужно определить температуру внутренней поверхности печи [7, 31]:

где

k м г 1 м .

Контрольныевопросы

1. Поясните приближенный метод расчета степени черноты дымовых

газов.

2.Какие излучающие газы, как правило, входят в состав дымовых газов?

3.Дайте определение методической нагревательной печи.

4.Перечислите зоны, на которые делится методическая печь, по теплотехническим условиям.

5.Укажите диапазон допустимых значений температур поверхности металла и дымовых газов в различных зонах методической печи.

6.Изложите методику расчета коэффициента теплоотдачи излучением для нагревательной печи.

7.Дайте определение следующим понятиям: степень развития кладки печи, эффективная длина пути луча.

8.Запишите выражение для определения приведённого коэффициента излучения в системе газ – кладка – металл.

9.Как вычисляется коэффициент теплоотдачи излучением в нагревательной печи при значительном изменении температур среды и поверхности металла по длине зоны?

10.Запишите выражение для определения температуры стенки нагревательной печи.

МОДУЛЬ 5. МАССООТДАЧА

Лекция31.

Теплоимассообменвдвухкомпонентныхсредах. Основныеположениятеплоимассообмена

Диффузия (массообмен) молекулярная и молярная. Концентрационная диффузия, закон Фика, коэффициент диффузии. Термодиффузия, бародиффузия. Дифференциальные уравнения тепло- и массообмена.

Диффузия(массообмен) молекулярнаяимолярная

Процессы массообмена происходят как в однокомпонентной, так и в многокомпонентной среде. В технических приложениях часто встречается случай двухкомпонентной среды. Смесь двух веществ называется бинарной. Обогащение воздуха кислородом, выделяемым листьями растений, рассматривается как процесс массообмена в бинарной смеси газов. Широко распространенные процессы испарения в паровоздушную среду и конденсация пара из смеси «пар-воздух» также относятся к случаю массообмена в бинарной смеси [8, 18, 25].

В природе и технике многие процессы (например, рассмотренные ранее испарение жидкости и конденсация пара) сопровождаются переносом массы одного компонента в другом. Компонентом называют химически индивидуальное вещество. Будем полагать, что компоненты не вступают в химические реакции друг с другом. Испарившаяся жидкость путем диффузии распространяется в парогазовом потоке; при этом меняется течение, изменяется интенсивности теплоотдачи, что в свою очередь сказывается на процессе диффузии.

Диффузия – самопроизвольный процесс установления внутри фаз равновесного распределения концентраций. В однородной по температурам и давлениям смеси процесс диффузии направлен к выравниванию концентраций в системе; при этом происходит перенос вещества из области с большей в область с меньшей концентрацией.

Аналогично теплообмену диффузия (массообмен) может происходить как молекулярным (микроскопическим), так и молярным (макроскопическим) путем. Диффузия осуществляется путем беспорядочного теплового движения, которое в жидкости имеет более сложный характер, чем в газе. Молекула колеблется около положения равновесия и скачкообразно может