Сложный (радиационно-конвективный) теплообмен

При теплообмене между поверхностью тела и окружающей средой разделение общего процес­са переноса тепла на теплопроводность, конвек­цию и тепловое излучение является условным. В действительности эти явления протекают одно­временно и влияют друг на друга: конвекция со­провождается тепловым излучением, а тепловое излучение - конвекцией.

Рис. 3.13. Расчетная схема

Плотности теплового потока при конвектив­ном теплообмене между поверхностью тела с температурой Тп и окружающей средой с тем­пературой Tc определяются уравнением теплоот­дачи (рис. 3.13)

q_к = α(t_п – t_с), (3.36)

а при теплообмене излучением q_и = С_пр (Т_п⁴ – Т_с^;) (3.37)

Общая плотность теплового потока с учетом того, что

(3.38)

(t_п – t_с) = (Т_п – Т_с),

q = q_к + q_и =α (Т_п – Т_с) + С_пр(Т_п⁴ – Т_с⁴) (3.38)

Расчет сложного теплообмена проводят не по формуле (3.38), а по одной из формул (3.36, 3.37), в зависимости от того, какой вид теплооб­мена является преобладающим.

Если преобладает конвективный теплообмен q к > q и, то формулу (3.38) приводим к виду

q = q_к + q_и =α (Т_п – Т_с) + С_пр(Т_п⁴ – Т_с⁴) = [α_к + С_пр ] ∙ (Т_п – Т_с)

или q = (α_к + α_и) ∙ (Т_п – Т_с),

(3.39)

α_и = С_пр (Т_п² + Т_с²)∙(Т_п + Т_с),

где α_и – коэффициент теплоотдачи, учитывающий излучение; α_к = α – коэффициент теплоотдачи конвекцией.

Если преобладает теплообмен излучением q_к < q_и, то формулу (3.38) приводим к виду

q = q_к + q_и =α (Т_п – Т_с) + С_пр(Т_п⁴ – Т_с⁴) = [С_пр + или

q = (С_пр + С_к) (Т_п⁴ – Т_с⁴), С_к = , (3.40)

где С_к - коэффициент излучения, учитывающий конвекцию.

Вопросы для самоконтроля

1. Теплообмен излучением между телами, произвольно располо­женными в пространстве. Физический смысл углового коэффициента и взаимной поверхности.

2. Определение эффективного излучения для прозрачных и непро­зрачных тел.

3. Расчет теплообмена излучением между бесконечными пластина­ми. Приведенная степень черноты.

4. Теплообмен излучением между телами, когда одно тело находит­ся внутри другого.

5. Экранирование как способ защиты от теплового излучения.

6. Особенности излучения и поглощения газов. Закон поглощения Бугера. Физический смысл коэффициента поглощения.

7. Как определяют среднюю температуру газа, парциальные давле­ния и среднюю длину лучей?

8. Как рассчитывают теплообмен излучением между газом и твер­дой поверхностью?

9. Что такое сложный (радиационно-конвективный) теплообмен?

10. Как определяется коэффициент теплоотдачи, учитывающий из­лучение и коэффициент излучения, учитывающий конвекцию?