Дослідження температур та радіаційних характеристик системи двох сірих поверхонь

Мета роботи

Метою лабораторної роботи є дослідження характеристик системи, яка складається з двох сірих поверхонь, розділеним діатермічним середовищем (наведеного коефіцієнту випромінювання, наданої ступені чорноти, ступені чорноти одної із поверхонь).

Теоретичні положення

В високотемпературних промислових печах раціональний теплообмін є основним способом передачі теплової енергії від первинного теплоносія (піч) до нагріваючого виробу. Тому випромінювання закономірностей променевого теплообміну між випромінюючими поверхнями викликає серйозний практичний інтерес. Предметом дослідження в даній лабораторній роботі є система двох концентрично розташованих циліндричних поверхонь, одною із яких є внутрішня поверхня муфеля нагрівальної печі, а другої – бокова поверхня циліндричного стального зразка. Якщо знехтувати конвективною складовою, то величину наслідкового теплового потоку від поверхні муфеля до поверхні зразка можна визначити наступним способом

де σ_пр – приведений коефіцієнт випромінювання системи двох поверхонь, Вт/(м2∙К);

F₁ – бокова внутрішня поверхня муфеля, м²;

Т₁ – температура внутрішньої поверхні муфеля, К;

Т₂ – температура зовнішньої поверхні зразка, К;

Наслідковий потік тепла Q можна також визначити по формулі, справедливої для регулярного режиму

де F₂ – бокова поверхня стального зразка, м²;

λ – його коефіцієнт теплопровідності, ;

R₂ – радіус зразка, (0,04 м);

∆Т – перепад температури по зрізу зразка

Т₃ – температура центра зразка, К.

Прирівнюючи вирази (1) і (2) маємо

Враховуючи, що

де ℓ - довжина зразка, а R₁ – внутрішній радіус муфеля (R₁ = 0,057м) одержуємо

Визначивши значення σ_пр, можна найти приведену ступінь чорноти системи

де σ_о – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла

Для визначення ступеня чорноти поверхні муфеля при відомій ступені чорноти поверхні зразка використовуємо співвідношення [1]

де кутові коефіцієнти

ε₁ – ступінь чорноти внутрішньої поверхні муфеля (шукана величина);

ε₂ – ступінь чорноти поверхні зразка (ε₂ = 0,85)

Перетворюючи формули (5), находимо

Формули (3), (4), (6) будуть використані в подальшому для визначення раціональних характеристик системи (приведеного коефіцієнту випромінювання, приведеної ступені чорноти ступені чорноти поверхні муфеля).

Опис лабораторної установки

Лабораторна установка включає в себе наступне:

1 – муфельна нагрівальна електрична піч опору;

2 – керамічний муфель (внутрішній радіус 0,057 м);

3 – стальний зразок (діаметр 0,040 м);

Поиск по сайту: