WYKŁAD 9,10,11

Dwie powierzchnie obejmujące się.

A, a - powierzchnie

c_c - stała promieniowania

ε_d - emisyjność dużej powierzchni

T₁ > T₂

Jeżeli a ≈ A to:

gdy a << A to:

EKRANY

Strumień ciepła z jednej powierzchni na ekran jest równy strumieniowi ciepła z ekranu na drugą powierzchnię. Energia ekranu nie zmienia się.

t_ot Q_k Q_r

γ_śc^h

γ_śc^r

Q_k - strumień konwekcyjny

Q_r - strumień radiacyjny

α_k - współczynnik przenikania ciepła wynikający z promieniowania radiacyjnego

Całkowity współczynnik przejmowania ciepła wyraz się wzorem:

α = α_k + α_r

α_k - współczynnik konwekcji

α_r - współczynnik radiacji

PRZYKŁAD

t_t = 20°C

t_pow = ?

Q_k γ_śc = 15°C

Q_r

a

ε_c = 0,9 α_k = 4 W/m²K

INTENSYWNOŚĆ PROMIENIOWANIA

Powierzchnia emituje emisję własną. Ile promieniuje w danym kierunku?

półprzestrzeń

E, e

I_n

dΩ

β I_β

dA

Intensywność promieniowania I_β:

Prawo Lamberta:

WSPÓŁCZYNNIK KONFIGURACJI

n₁ 2

dA₂

β₂

r

n₂

β₁

dA₁

1

E_∩ - emisja wysyłana do całej półprzestrzeni

E_1,2 - część emisji, która pada na powierzchnię 2

Policzyć strumienie ciepła przekazywanego między tymi powierzchniami:

ε=0, T=0

ε=0, T=0

ε




=0, T=0

ε=0, T=0

Jasność powierzchni „i“:

Strumień promieniowania powierzchni ”i”:

DWIE POWIERZCHNIE RÓWNOLEGŁE NIESKOŃCZENIE DUŻE

T₁, ε₁ T₂, ε₂

Jeśli T₁ > T₂ to

Z prawa S-B:

więc:

DZIAŁANIE EKRANÓW

1 2 n

ε₁, T₁ ε₂, T₂

T_e1 T_e2 T_en

q_1-e

q_e1-e2

q_e2-en

q_en-2

Przegrody nieprzezroczyste (ekrany)

przekształcając otrzymamy trzy równania:

z których wyznaczymy strumień przekazywanego ciepła „q” :

ε₁ = ε_e = ... = ε₂

PROMIENIOWNIE GAZÓW

e_λ

widmo promieniowania ciała doskonale czarnego

g

e

rz

λ

Promieniowanie gazów jest nieciągłe. Gazy trójatomowe; dwutlenek węgla, para wodna promieniują najbardziej.

Gazy promieniują całkowicie (całą objętością). Promieniowanie gazów nie jest proporcjonalne do potęgi 4 , ale do 3. Dla ułatwienia korzystamy z tego samego wzoru:

ε_g = f (T_g, ρl)

Jeżeli bryłę gazową ograniczymy ścianką to strumień ciepła między gazem a ścianką wynosi:

ε
_CO2

ε
_H2O ρl

T

Temperaturę płomienia wylicza się z średniej temperatury w całym palenisku.

WYMIENNIKI CIEPŁA

Urządzenia do przekazywania ciepła między czynnikami (płynami)

1. mieszankowe - dwa czynniki mieszają się ze sobą;

2. powierzchniowe - są rozdzielone od siebie powierzchniami:

• przeponowe - rozdzielone są ścianką, w energetyce (REKUPERATORY)

• dumulacyjne - gdy pośredniczy ciało stałe (nagrzewanie i chłodzenie jest rozdzielone w czasie ) (REGENERATORY)

Wymienniki równoległoprądowe

t_1p t_1k t_1p t_1k

1

2

t_2p t_2k t_1k t_2k

t_1p t_1p

t_1k

t_1k Δt_śr

Δt_śr t_1k

t_2k

t_2p t_2k

Wymienniki kryzowoprądowe

t_1p t_2k

1

2

t

t_1p t₁

t_2p

Θ t_1k

t_2k

t_2p

a da A a, l

t_1p t_1k

t_2p t_2k

Θ = t₁ - t₂

Wzór HUDLERA różnica temperatur w dowolnym miejscu wymiennika:

WYMIENNIK PRZECIWPRĄDOWY

t_1p

Q

t_2p Θ t_1k

t_2k

A

a da

t_1p t_1k

t_2p t_2k

z warunków początkowych:

a = 0, Θ = Θ_p ⇒ C = Θ_p

w - pojemność cieplna wymiennika

Jeżeli w₁ > w₂ ⇒ m < 0

t_1p t_1p t_1p

t_1k t_1k t_1k

t_2k t_2k t_2k

t_2p t_2p t_2p

w₁ > w₂ m < 0 w₁ > w₂ m = 0 w₁ > w₂ m > 0

t₁ t₁

t₂ t₂

w₁ = ∞ w₂ = ∞ w₁ = w₂ = ∞

50

T₂

ε₂ a

T₁ ε₁

A

Cała jasność powierzchni „a” promieniuje na powierzchnię „A” , ale tylko część jest pochłaniana

T₁ a

ε_m

Q_1-e

Q_e-2

A_e ε_e

A T₂

ε_d

1

2

3

4

i

n

Dla układu otwartego powierzchni, przerwy zastępujemy powierzchniami doskonale czarnymi (ε = 0, T = 0)

*

*

---