Презентация Тепломассообмен. Лучистый теплообмен между параллельными поверхностями. Тепловые экраны. Лучистый теплообмен в газах онлайн

Содержание слайда: Тепломассообмен 8 ● Лучистый теплообмен между параллельными поверхностями ● Тепловые экраны ● Лучистый теплообмен в газах

Содержание слайда: Лучистый теплообмен между параллельными поверхностями

Содержание слайда: Допущения Допущения: высота и ширина поверхностей много больше расстояния между ними, теплопроводность и конвекция отсутствуют. На предыдущем слайде показаны только первые отражения поверхностями лучистых потоков. Отраженные потоки попадают на противоположные поверхности и снова частично поглощаются и отражаются, и так до бесконечности (до полного поглощения). На предыдущем слайде обозначены cоответственно: излучательная, поглощательная способности и температура левой поверхности; то же для правой поверхности; лучистая энергия, поглощенная левой и правой поверхностями; энергия, отраженная левой и правой поверхностями.

Содержание слайда: Эффективные излучения поверхностей С учетом многочисленных переотражений эффективные излучения поверхностей будут: (1) (2) После подстановки (2) в (1) имеем: откуда: Аналогично после подстановки (1) в (2):

Содержание слайда: Приведенная степень черноты Результирующий лучистый тепловой поток между поверхностями: После сокращения с разными знаками и замены поглощательных способностей поверхностей на равные им степени черноты (по следствию из закона Кирхгофа) имеем: (3) Поделив числитель и знаменатель на , получим: (4)

Содержание слайда: Лучистый тепловой поток между поверхностями Вводим обозначение приведенной степени черноты поверхностей: После подстановки в (4) выражений закона Стефана-Больцмана для поверхностей получим удельный лучистый тепловой поток между параллельными поверхностями Вт/м2: (5)

Содержание слайда: Тепловые экраны

Содержание слайда: Требования к тепловым экранам

Содержание слайда: Лучистый теплообмен при наличии экранов Для простоты предположим, что степени черноты поверхностей и экрана одинаковы, тогда при стационарном режиме, пренебрегая термическим сопротивлением тонкого экрана (алюминиевая фольга), лучистый тепловой поток от левой поверхности к экрану и от экрана к правой поверхности, Вт/м2: (6) (7) При из (6) и (7) найдем температуру экрана: (8)

Содержание слайда: Эффективность тепловых экранов Подставив (8) в (6), получим лучистый тепловой поток от левой поверхности к экрану: (9) то есть при наличии одного экрана лучистый тепловой поток между поверхностями сокращается в 2 раза, аналогично можно доказать, что при «n» экранах тепловой поток уменьшится в (n+1) раз. Выше рассматривалась «альфолевая» изоляция, в которой были установлены «n» тепловых экранов на расстоянии 5-10 мм друг от друга. Они минимизировали свободную конвекцию воздуха в узких щелях между листами алюминиевой фольги (теплота передавалась только теплопроводностью и излучением).

Содержание слайда: Сосуд Дьюара Воздух, если нет свободной конвекции, является хорошим изолятором Если же надо исключить и теплопроводность, например, в сосуде Дьюара (колбе термоса), из внутренней полости между двумя зеркальными стеклянными стенками откачивается воздух, то есть минимизируется теплопроводность. При степенях черноты зеркальных поверхностей внутренняя зеркальная поверхность поглотит 10 % лучистой энергии от горячего содержимого термоса, а наружная зер- кальная поверхность колбы термоса излучит в окружающую среду 10 % от тех 10 %, которые переизлучились через вакуум между стенками колбы термоса. Благодаря этому сосуды Дьюара хорошо «держат» теплоту или холод.