Теплопередача випромінювання між твердими тілами.

Кількість тепла, яке передається одним тілом другому залежить від температури цих тіл, їх ступені чорноти, форми і розміщення їх в просторі. Доля енергії, випромінюваної на задану поверхню називається кутовим коефіцієнтом.

Тепловий потік від однієї поверхні до другої визначається:

(Вт)

 

де Е_пр. – приведена степінь чорноти двох тіл;

Т₁ ,Т₂ – температури тіл, К;

F₁ – площа поверхні першого тіла, (м²);

У – кутовий коефіцієнт першого тіла на друге.

 

 

Е1 і Е2 –ступінь чорноти 1 і 2го тіла.

 

Теплопередача між двома тілами, одне із яких знаходиться в середині другого визначається:

 

 

Якщо між поверхнями F₁ і F₂ помістити екран такої ж степені чорноти, як і тіла, то тепловий потік, що передається випромінюванням одного тіла до другого, зменшиться в 2 рази; 2 екрани – в 3 рази, п екранів – в п + 1 раз. Якщо екрани будуть з меншою ступенню, то тепловий потік зменшиться ще більше. Екрани знаходять широке застосування високотемпературних вакуумних електропечах для теплової ізоляції.

Випромінювання газів.

Одно і двохатомні гази (СО, Н₂, О₂, N₂) практично не випромінюють і не поглинають променеву енергію, ці гази називають променепрозорими, трьохатомні гази і гази більшої атомарності (СО₂, Н₂О, SO₂ і т.д.) мають значну випромінювальну і поглинальну властивість. Гази можуть випромінювати і поглинати променеву енергію тільки в визначених інтервалах довжин хвиль (полосах), які розміщенні в різних частинах спектру випромінювання.

Рисунок 11 - Спектри випромінювання і поглинання тіл:

1) абсолютно чорного тіла;

2) твердого тіла;

3) газу.

Велике значення для випромінювання газів має товщина газового шару, чим більше в шарі газу тим більше і випромінювання.

Ступінь чорнти газу є функція від температури газу і добутку парціального тиску газу на ефективну довжину променів.

Е= ƒ (t_, P· S_еф)

t – температура ^оС.

Р – парціональний тиск, КПа.

S_еф – ефективні довжини променів (м) (табл. 5 с. 81 – Долотов).

В практичних розрахунках необхідно враховувати випромінювання газів, СО₂ і Н₂О. Ступінь чорноти газової суміші в якій міститься СО₂ і Н₂О:

Β – поправочний коефіцієнт

можна знайти використавши (мал.46, 47 с. 82,83 Долотов Г.П. ).

Тепловий потік випромінювання від газу до металу визначається:

С_{г к м} – приведений коефіцієнт випромінювання від газів до металу з урахуванням ролі кладки.

(Вт.)

Передача тепла від одного газу до другого через стінку.

Тепловий потік до поверхні стінки дорівнює сумі теплових потоків випромінювання і конвекції.

Рисунок 12 – сумарна теплопередача через плоску стінку

Q=Q_в+Q_к=

Q=

Сумарний коефіцієнт теплопередачі.

Розглянемо теплопередачу від одного газового середовища до іншого через стінку товщиною S з теплопровідністю . З однієї сторони знаходиться гарячий газ з температурою t₁ а з другої – холодне повітря з температурою t₄. Сумарний коефіцієнт теплопередачі на гарячій стороні _1, на холодній – ₂. Температурне поле стаціонарне.

Поверхнева щільність теплового потоку гарячого газу до стінки:

Поверхнева щільність теплового потоку через стінку:

Поверхнева щільність теплового потоку від стінки до повітря:

При стаціонарному полі:

+

+

_______________________________

де к – коефіцієнт теплопередачі.

Для багатослойної стінки:

Контрольні запитання:

1. З допомогою чого проходить передача теплової енергії?

2. Якою формулою виражається закон Стефана-Больцмана?*

3. Якою формулою виражається закон Кірхгофа?*

4. Від чого залежить кількість тепла, що передається від одного тіла іншому?

5. Які гази мають випромінювальну і поглинальну властивість?

6. За якою формулою визначається тепловий потік випромінювання від газу до металу?**

Література: 1, с. 27-32., 2, с.61-70.

Розділ 4. Нагрів металу

Тема 4.1 Окислення і зневуглецювання металу

План

1. Основні процеси, які відбуваються в печі.

2. Окислення і відновлення сталі.

3. Навуглецювання і зневуглецювання сталі.