Теплофизика и основы металлургической теплотехники - page 114

ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
112
При l/d < 50 коэффициент εl>1 и зависит от l/d:
l/d 1 2 5 10 15 20 30 40 50
εl 1,9 1,7 1,44 1,28 1,18 1,13 1,05 1,03 1,00
В тех случаях, когда строго соблюдается распределение, равное ωω= 0,5,
передача тепла будет только теплопроводностью – Nuж = 3,66 = const.
В теплообменниках промышленных предприятий вследствие загрязнения
поверхностей нагрева обычно коэффициент теплоотдачи уменьшается
на 20 – 25%. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией на практике примерно
находятся в следующих пределах:
− для газов при свободной конвекции – 6 – 120 Вт/(м2 ⋅К);
− для воды при свободной конвекции – 115 – 1150 Вт/(м2 ⋅К);
− для газов при движении в трубах и каналах или между
трубами – 10 – 350 Вт/(м2⋅К);
− для воды при движении в трубах – 10000 – 18000 Вт/(м2⋅К).
Теплоотдача конвекцией имеет значение при нагреве металла в
низкотемпературных печах tп < 6000 C, а также при расчетах
теплоиспользующих устройств (рекуператоров, регенераторов,
водоподогревателей и др.)
6.3. Теплообмен излучением
Тепловое излучение происходит в результате превращения внутренней
энергии в электромагнитные колебания. Излучение испускается с различными
длинами волн. На поверхности твердых тел тепловая энергия превращается в
электромагнитные волны, тогда как последние, попадая на поверхность тела,
полностью или частично превращаются в тепловую энергию. Для таких тел, как
стекло, некоторые жидкости и газы, излучение является объемным. Тепловое
излучение является одним из видов электромагнитных колебаний с длиной
волны λ от 0,4 до 800 мкм. Этот диапазон включает видимые лучи (свет)
от 0,4 до 0,8 мкм и часть инфракрасного спектра с длиной волн
от 0,8 до 800 мкм. Более короткие – ультрафиолетовые волны, лучи Рентгена,
гамма–лучи и космическое излучение. Более длинные – лучи радиоволн.
Каждое тело одновременно излучает и поглощает лучистую энергию.
Суммарный эффект определяет, будет ли тело нагреваться или охлаждаться.
Абсолютное значение температуры излучающего тела играет существенную
роль. При температуре, немного выше комнатной, теплоотдача свободной
конвекцией и излучением примерно одинаковы. При более высоких
температурах, характерных для нагревательных печей, теплоотдача излучением
обычно играет преобладающую роль.
Суммарное излучение, испускаемое телом по всему спектру λ = 0 – ∞,
называется интегральным. Излучение в бесконечно малом интервале длин волн
от λ до λ + dλ называется монохроматическим.