Главная Процесс переноса теплоты



ЛСС =

из прЕмоугольного треугольника 0,МС

После использования этих величин получим окончательно:

Угловой коэффициент уменьшается с увеличением шага между трубами. Аналогично можно определить угловой коэффициент для 2-го ряда трубного пучка, принимая приближенно, что лучистый поток, пройдя через трубы первого ряда, имеет равномерное распределение па плоскости, касательной к трубам второго ряда, и составит долю (1-ф2,1) от потока, падающего на трубы первого ряда. Тогда общий коэффициент излучения плоскости с двумя рядами труб пучка составит величину:

?(2,о общ = 92,, + (1 ~ Й,,)92,, =92,, (2 - 92.,).

если отношение s/d в обоих рядах труб одинаково. В [Л. И2] разработаны специальные номограммы для определения угловых коэффициентов между трубами в пучках.

fctf:


Г. Метод светового моделирования

В опытном исследовании углового коэффициента излучения лучистые потоки заменяются световыми, так как оба случая относятся к электромагнитному излучению. Однако световое моделирование обладает рядом преимуществ. В нем устраняются трудности, связанные с измерением лучистых 1Юто-ков, особенно в условиях высоких температур; устраняются побочные явления, к которым относятся перенос тепла конвекцией и теплопроводностью; опыты могут проводиться при комнатных температурах.

При построении световой модели необходимо соблюдать

общие правила моделирования. К ним относятся геометрическое подобие модели и образца и тождественность оптических свойств тел, входящих в исходную излучающую систему. Последние характеризуются определенной величиной поглощательной и отражательной способностями поверхностей, а также степенями нх черноты.

Для определения угловых коэффициентов используются расчетные зависимости (17-60); (17-65); (17-70), в которых вместо лучистых потоков рассматриваются cooi ветствующие измеряемые световые потоки [Л. 139].

27. 419

Рнс. 17-21. Система излучающей плоскости 1 и трубного пучка 2.



я. Метод электрического моделирования

Метод электрического моделирования был использован выше применительно к процессам теплопроводности (§ 3-12). Существует также аналогия между переносом энергии излучением и переносом заряда Б электрической цепи. Сходство математических описаний для указанных процессов позволяет получить практическое осуществление аналогии для различных задач лучистого теплообмена.

Результирующий лучистый поток представляется зависимостью

dH -

(17-158)

на основании которой тепловое сопротивление можно определить так:

с другой стороны.

(юо) (шо)

(17-159)

Формальное сходство уравнений (17-158) и (17-159) позволяет измерить потоки излучения и провести опытное исследование угловых коэффициентов излучения. Принцип построения электрических моделей такой же, как и для процессов теплопроводности [Л. 1, 64, 163].

Глава восемнадцатая

ТЕПЛООБМЕН В ПОГЛОЩАЮЩИХ И ИЗЛУЧАЮЩИХ СРЕДАХ

18-1. УРАВНЕНИЕ ПЕРЕНОСА ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ

А. Уравнения переноса энергии в поглощающей среде

Ранее рассматривались вещества, которые характеризовались отсутствием пропускания лучистой энергии (D=0). Они только поглощали и отражали энергию падаюшего от внешнего источника излучения и являлись, следовательно, непрозрачными средами.

Наряду с такими веществами существуют полупрозрачные среды, обладающие конечным пропусканием лучистой энергии (полупроводники, керамика, стекло, газы, пары и др.). При прохождении лучистой энергии через такую среду энергия в обшем случае поглощается и рассеивается. Кроме того, среда может иметь собственное излучение. Вследствие этого интенсивность излучения вдоль какого-либо направления (/) будет изменяться. Уравнение, определяющее изменение интенсивности луча за счет поглощения, излучения и рассеивания среды, называется уравнением переноса лучистой энергии.

Рассмотрим первоначально случай, когда среда является только поглощающей и в ней происходит одномерный перенос энергии излучения внешнего источника; собственное излучение пренебрежимо мало по сравнению с излучением этого источника. Интенсивность излучения внешнего источника по мере прохождения через среду от границы до данной точки будет постепенно уменьшаться за счет поглощения.



На граничной поверхности интенсивность излучения внешнего источника (.f), ( о) сплошного спектра задана. Требуется определить закон изменения интенсивности излучения по толщине слоя поглощающей среды. Принимается, что интенсивность излучения по отдельных длинам волн при прохождении в направлении / через слой поглощающей среды толщиной dl уменьшается пропорционально этой интенсивности и бесконечно малому пути луча dl:

rfA,, = -V>./: (18-1)

здесь cij-спектральный коэффициент поглощения среды. Согласно

(18-1) он характеризует относительное изменение интенсивности излучения па единицу длины луча.

Выражение (18-1) является основным законом переноса энергии в поглощающей среде. Его можно представить в виде

=-<x,d/. (18-2)

Полагая, что при/ = 0 7, , = /, (заданная величина), после интегрирования последнего уравнения получаем:

- f »,d;

h.i=h.,=o (18-3)

Зависимость (18-3) позволяет найти спектральную яркость излучения в каждой точке направления / для отдельных длин волн.

Интегральная яркость излучения для отдельных полос излучения среды или для всего спектра определяется интегрированием в пределах соответствующих длин волн.

Уравнение переноса лучистой энергии в поглощающей среде позволяет найти ее оптические свойства. Поглон1ательная способность среды для данной длины волны определяется по отношению лучистой энергии, поглощенной в слое толщиной /, к энергии, падающей на границу этого слоя:

Л A.J=£Zi=l , о . (18-4) i.i=o

Введем оптическую толщину среды

Если спектральный коэффициент поглощения является постоянной величиной по длине луча, то оптическая толщина среды будет равна:

L, = <,1; (18-5)

здесь / - полная толщина слоя среды.

Тогда зависимость (18-3), выражающая ослабление интенсивности излучения в поглощающей среде, принимает вид:

Л., = Л.,=о"- (18-6)

Уравнение (18-6) носит название закона Бугера.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 [139] 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161


0.0382