Числовые данные к заданию 9

Величина	Последняя цифра учебного шифра
tст, °С ε2	0,30	0,28	0,26	0,25	0,24	0,22	0,20	0,16	0,12	0,10

Пример решения задания 9.

Исходные данные: d=0,25 м; l=20 м; t_ст=250°С; ε₁=0,72; t_в=23°С.

Определить: Q_л, Q_к, α_общ при ε₂=0,22.

Порядок расчёта

Трубопровод отдаёт тепло во внешнюю среду в условиях свободного движения воздуха за счёт совместного действия конвекции и излучения.

1. Находим по табл. (прил. 2) теплофизические характеристики воздуха при t_в=23°С:

λ_ж=0,0261 Вт/(м·К); ν_ж=15,34·10^–6 м²/с; Pr_ж,d=0,703.

2. Находим коэффициент термического расширения воздуха

3. Находим значение критерия Грасгофа по формуле (4.31):

4. Определяем по формуле (5.29) критерий Нуссельта:

5. Находим коэффициент теплоотдачи трубы за счёт конвекции α_к, используя уравнение (4.24):

6. Находим тепловой поток за счёт конвекции по формуле:

Q_к = α_к(t_ст–t_в)·F = πdlα_к (t_ст–t_в)=3,14·0,25·20·8,91(250–23)=31754 Вт =
=31,75 кВт.

7. Находим лучистый тепловой поток по формуле (8.30):

8. Общий тепловой поток, отдаваемый трубой во внешнюю среду, равен

Q_общ=Q_к + Q_л=31,75+42,76=74,51 кВт.

9. Общий коэффициент теплоотдачи трубы во внешнюю среду за счёт конвекции и излучения равен

10. Находим плотность потока излучения трубы при уменьшении степени черноты её поверхности до ε₂=0,22:

11. Вычисляем коэффициент теплоотдачи излучением при ε₂=0,22:

12. Общий коэффициент теплоотдачи трубы будет равен

α΄_общ = α_к + α΄_л =8,91+3,67=12,58 Вт/(м²·К).

13. Таким образом, при покрытии поверхности трубы полированным экраном общий коэффициент теплоотдачи уменьшился на величину 20,9/12,58=1,66, т.е. в 1,66 раза.

ТЕСТЫ

1. Наибольшую энергию излучения даёт:

а) видимое излучение;

б) рентгеновское излучение;

в) инфракрасное излучение;

г) ультрафиолетовое излучение;

д) радиоволны.

2. Инфракрасные лучи характеризуются длиной волны , мкм:

а) 1·10^–6 ÷ 20 ^. 1·10^–3; б) 0,4 ÷ 0,8; в) 0,8 ÷ 800; г) 20 ^. 10^–3 ÷ 0,4.

3. Лучистый поток – это поток частиц:

а) пыли; б) ионов; в) молекул; г) фотонов; д) β – частиц.

4. Абсолютно чёрное тело:

а) полностью отражает тепловые лучи;

б) полностью пропускает тепловые лучи;

в) полностью поглощает тепловое излучение.

5. Сумма поглощательной, отражательной и пропускательной способностей любого тела равна:

а) 2,0; б) 3,5; в) 4,0; г) 1,0; д) 1,5.

6. Монохроматическая интенсивность излучения твёрдых тел с ростом длины волны от 0 до :

а) остается постоянной;

б) вначале уменьшается, затем увеличивается;

в) постоянно увеличивается;

г) вначале увеличивается, затем уменьшается.

7. Интегральная энергия излучения по закону Стефана - Больцмана пропорциональна абсолютной температуре:

а) в первой степени;

б) в четвёртой степени;

в) в третьей степени;

г) в пятой степени.

8. Интенсивность излучения данного тела и абсолютно чёрного тела при той же температуре составляет соответственно 1600 и 2000 Вт/м². Степень черноты тела равна:

а) 0,2; б) 0,8; в) 0,4; г) 0,9; д) 0,5.

9. Поверхность стального изделия имеет температуру t = 727^оС и степень черноты = 0,7. Плотность собственного излучения поверхности изделия Е, Вт/м², равна:

а) 50000; б) 39700; в) 76200; г) 21400; д) 68700.

10. Лучистый тепловой поток между двумя плоскими равно нагретыми параллельными пластинами, имеющие степень черноты ₁ = = ₂, равен 5000 Вт/м². При установке между пластинами одинарного экрана со степенью черноты _э = ₁ = ₂ лучистый поток будет равен, Вт/м²:

а) 4000; б) 2500; в) 3000; г) 1000; д) 500.

11. Объем газового слоя составляет V = 12м³, полная поверхность окружающих стенок F = 28 м². Средняя длина пути для газового слоя i, м, равна:

а) 1,54; б) 3,45; в) 4,15; г) 2,85; д) 1,25.

Контрольные вопросы

1. Какова природа энергии излучения?

2. Как различаются лучи между собой?

3. Приведите классификацию электромагнитных колебаний.

4. Охарактеризуйте физическую сущность теплообмена излучением.

5. Сформулируйте понятие «поток излучения» и «плотность потока излучения» или «излучательная способность».

6. Дайте определение понятий «интегральное» и «монохроматическое» излучение.

7. На какие части делится энергия излучения?

8. Что называется поглощательной отражательной и пропускательной способностями?

9.Что называться абсолютно чёрным, абсолютно белым и абсолютно проницаемым телами?

10. Что называется излучательной способностью тела?

11. Что называется интенсивностью излучения?

12. Что называется эффективным излучением?

13. Что называется результирующим излучение?

14. Закон Планка и его графическое изображение.

15. Закон Вина.

16. Закон Стефана – Больцмана для абсолютно черного тела?

17. Что такое коэффициент излучения абсолютно чёрного тела?

18. Каков спектр излучения твёрдых и жидких тел?

19. Охарактеризуйте понятие «серого тела».

20. Что называется степенью черноты?

21. Приведите математическое выражения закона Стефана – Больцмана для серых тел.

22. Закон Кирхгофа и его уравнение.

23. Анализ уравнения закона Кирхгофа.

24. Закон Ламберта. Для каких тел он справедлив?

25. Теплообмен излучением между параллельными пластинами.

26. Теплообмен излучением, когда одно тело находиться внутри другого.

27. Уравнение теплообмена излучением для произвольно расположенных тел.

28. Что называется «эффективной» или «взаимной лучевоспринимающей поверхностью»?

29. Что называется «угловым коэффициентом» или «коэффициентом облучённости»?

30. Дайте уравнение лучистого теплообмена при наличии защитных экранов.

31. Какие газы обладают свойством излучать?

32. Что такое средняя длина луча в пределах газового слоя и как она определяется?

33. Особенности излучения газов по сравнению с твёрдыми телами.

34. От каких факторов зависит энергия излучения газов?

35. Расчёт теплообмена излучением между дымовыми газами и окружающими их стенками.

36. Что такое сложный теплообмен?

37. Как определяется суммарный коэффициент теплоотдачи?

Дата добавления: 2015-08-03