Cwicz  3

72

zaś w przypadku przepływu, dla którego Gz < 4,5 obowiązuje równanie

Nu = 0,5*Gz    (10.11)

Wymianę ciepła na drodze konwekcji swobodnej w przestrzeni nieograniczonej określa zależność

(10.12)

Nu = C(GrPr)‘

rL³

w której: Gr = -^-J-f)AT - kryterium Grashoffa, g - przyspieszenie ziemskie v

[m/s²], v - współczynnik lepkości kinematycznej [m²/s], d - średnica elementu grzejnego [m], L - długość elementu grzejnego [m], p - współczynnik rozszerzalności objętościowej [1/K], (dla gazów p = 1/T), AT-różnica temperatur między ścianką a ośrodkiem [K]. Własności fizykochemiczne oraz różnica temperatur odnoszą się do średniej arytmetycznej temperatur ośrodka i ścianki.

Wartości współczynników C i a zależą od wartości iloczynu liczb GrashofFa i Prandtla oraz sposobu ustawienia elementu. W zakresie ruchu burzliwego 2*10⁷ < GrPr < 10¹³, dla elementów pionowych (ściana płaska lub cylindiyczna) stosuje się równanie

Nu = 0,l3S(Or • Pr)^    (10.13)

Jeżeli ruch jest przejściowy (5 -10² < Gr • Pr < 2 • 10⁷) to korzysta się z rów

nania

Nu = 0,54(Gt - Pr)

(10.14)

Dla mchu laminamego w zakresie 10"³ < Gr • Pr < 5 • 10² stosuje się równanie

Nu = l,18(Gr-Pr)^    (10.15)

Przy bardzo małych wartościach iloczynu Gr i Pr (poniżej 10'³) stosuje się zależność

Nu — 0,5    (10.16)

Promieniowanie. Każde ciało stałe emituje promieniowanie o wszystkich długościach fal, charakteryzuje się więc widmem ciągłym. Ciało całkowicie absorbujące padające nań promieniowanie nazywa się doskonale czarnym.

Ciała rzeczywiste absorbują część energii padającego na nie promieniowania i emitują mniej energii niż ciało czarne. Promieniowanie gazów jest selektywne, mieści się w wąskich określonych zakresach długości fal, a w ich widmie występują prążki. W odróżnieniu od ciał stałych absorpcja promieniowania zachodzi nie na powierzchni lecz w głębi fazy.

Izolacja przed promieniowaniem sprowadza się do stosowania ekranów. Rolę dobrych materiałów izolacyjnych pełnią materiały porowate.

Strumień ciepła wymieniony na drodze promieniowania między ciałami oblicza się ze wzoru

uooj _

T V

^Łi

100 j

(10.17)

qi-₂

_

gdzie

^el2 “

1

1 A, ( 1

(10.18)

— +

e, A

--1

l^S2

oraz: qi.₂ - strumień ciepła [W], C„ - techniczna stała promieniowania ciała doskonale czarnego, C_c = 5,76 W/(m²K⁴), E_t2 - zastępczy stopień czamości obu ciał, S| - stopień czamości ciała o temperaturze Ti [K], e₂ - stopień czamości ciała o temperaturze T₂ [K], A| - powierzchnia ciała o temperaturze Tj [m²], A₂ - powierzchnia ciała o temperaturze T₂ [m² ].

W przypadku kiedy A₂ » A! zastępczy stopień czamości £|₂ = £]. Można przyjąć Ei = 0,04.

3. Aparatura

Schemat stanowiska doświadczalnego przedstawiono na rys. 10.1. Powietrze z wentylatora /, przy zamkniętym zaworze 2 w całości jest tłoczone do wnętrza pionowego wymiennika ciepła. Wartość średniej prędkości przepływu określa się doświadczalnie w oparciu o spadek ciśnienia na zwężce pomiarowej 3. Termometr 4 umożliwia odczyt temperatury powietrza dopływającego do wymiennika 5. Ogrzane powietrze wypływa do otoczenia przez króciec 6, a jego temperaturę wskazuje termometr 7. Przewodem 8 doprowadzana jest nasycona para wodna wytworzona w kotle parowym 9, zaopatrzonym w elektryczny element grzejny 10. Ilość cieczy w kotle wskazuje cieczowskaz / /. W przestrzeni międzyrurowej wymiennika para styka się z zimną ścianką zewnętrzną rury centralnej oraz z powierzchnią wewnętrzną płaszcza wymiennika i ulega kondensacji. Pierścieniowa przegroda 12 oddziela konden-