РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ

Теплообмен излучением является ведущим, определяющим в открытом космосе, в вакууме.

При обычных (комнатных) температурах тепловое излучение мало по сравнению с теплопроводностью и конвекцией и часто в этих условиях его можно не рассчитывать.

При высоких (более 600°С) тепловое излучение значительно больше, чем теплопроводность и конвекция и является ведущим видом теплообмена.

Плотность теплового потока излучаемого телом

Ф_л=eС_оА(Т/100)⁴, (3.1)

где e - коэффициент черноты (таблица 3.1);

С_о – коэффициент излучения абсолютного черного тела, С_о=5,67 Вт/(м²×К⁴).

Таблица 3.1 Степень черноты некоторых материалов

Теплообмен между телами (взаимное облучение)

Ф_л=e_пр×С_оА₁((Т₁/100)⁴-(Т₂/100)⁴), (3.2)

где e_пр – приведенная степень черноты;

А₁ – площадь поверхности тела, м².

Приведенная степень черноты в простых случаях может определяться расчетом.

Например:

для теплообмена излучением между двумя плоскими стенками при малом расстоянии между ними или при бесконечно больших поверхностях

, (3.3)

где e₁ и e₂ – коэффициенты черноты, первой и второй поверхностей.

Для теплообмена излучением в замкнутом пространстве (одно тело охвачено другим, например, тело в помещении):

, (3.4)

где А₁<А₂ – площади тел.

Для теплообмена излучением при малых поверхностях или большом удалении друг от друга:

e_пр=e₁×e₂, (3.5)

Для более сложных случаев

e_пр=e₁×j₁₂=e₂j₂₁, (3.6)

где j₁₂ – коэффициент облученности первого тела на второе, j₁₂£1.

Коэффициент облученности принимается по литературным или экспериментальным данным.

Пример 3.1 Определить потери тепла путем излучения с поверхности стальной трубы d=70 мм и длиной l=3 м при t_C1=100°C, если труба находится в большом кирпичном помещении, температура стенок которого 20°С.

Решение. Согласно условию А₁<А₂, поэтому e_пр=e₁. Находим степень черноты стальной трубы из таблицы 3.1 e₁=0,8. Тогда согласно (3.3)

Ф_л=e_пр×С_оА₁((Т₁/100)⁴-(Т₂/100)⁴)=0,8×5,7×3,14×0,07×3(3,73⁴-2,93⁴)=360,4 Вт