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 Епр. – 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· Sеф)
t – температура оС.
Р – парціональний тиск, КПа.
Sеф – 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:
Сг 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=Qв+Qк=
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.
|