25 Лучистый теплообмен

25.11 (Вариант 98) Стальной трубопровод длиной l, наружный диаметр которого d, охлаждается свободным потоком воздуха. Средняя температура наружной стенки трубопровода tc, а температура воздуха вдали от трубопровода tв. Определите коэффициент конвективной теплоотдачи от поверхности трубопровода к воздуху и суммарный тепловой поток от трубопровода к воздуху за сет конвективной теплоотдачи и лучистого теплообмена.

Таблица 4

Расположение
трубопровода
l, мd, ммtc, ºСtв, ºС
Горизонтальное4,0854516

Ответ: αк=5,8 Вт/(м²·К), Q=367 Вт.

Варианты задачи: 93, 97, 17, 18, 35, 78, 27, 28, 20, 09, 86, 03, 36, 99, 09.


25.12 Определить температуру поверхности трубы с наружным диаметром d=18 мм, если линейная плотность результирующего потока излучением от нее составляет ql=8,8 кВт/м, а интегральная степень черноты поверхности а=0,75. Температура окружающего воздуха t2=17 ºC.

Ответ: t1=1125 ºC.


25.13 (Вариант 02) Определить удельный лучистый тепловой поток q Вт/м² между двумя параллельно расположенными плоскими стенками, имеющими температуры t1 и t2 и степени черноты ε1 и ε2, если между ними нет экрана. Определить q при наличии экрана со степенью черноты εэ (с обеих сторон).

Данные, необходимые для решения задачи выбрать из таблицы №2.3.

Таблица 2.3 – Исходные данные 

ε1ε2εэt1, ºСt2, ºС
0,60,70,0520030

Ответ: q1=1128 Вт/м², q2=58 Вт/м².

Варианты задачи: 80, 35, 08.


25.14 В яркий безоблачный день интенсивность солнечного света, достигающего поверхности Земли, может достигать до 1,3 кВт/м². Оценить поверхностную плотность переменного тока в металлическом бампере автомобиля, освещенного Солнцем.

Ответ: i0=50 мА/см.


25.15 (Вариант 08) Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tc, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d. Степень черноты трубы εc=0,9. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 7.

Таблица 7 – Исходные данные 

d, ммtc, ºСtв, ºС
34015015

Ответ: q=2594 Вт/м.

Варианты задачи: 07, 16, 39.


25.16 Определить интегральную излучательную способность абсолютно чёрного тела и длину волны, при которой спектральная излучательная способность максимальна, если температура абсолютно чёрного тела равна: 

ВариантТ, К
в1300

Ответ: Е0=1,7·105 Вт/м², λмакс=2,229 мкм.


25.17 (Вариант 01) В хлебопекарной печи размером А×В×С (м) температура газов t2, ºС. В газах содержится по объему СО2 (%) и водяного пара Н2О (%).

Определить количество теплоты, излучаемой газами к поверхности хлеба на поду, если температура этой поверхности tст, ºС. Расчет произвести на 1 м² пода. Степень черноты стенок печи Ест=0,9, давление в печи р (кПа). Данные к задаче взять из таблицы 6.

Таблица 6 – Исходные данные 

Размер печи А×В×С, мt2, ºССО2, % Н2О, %tст, ºСр, кПа
2×4×52102012200110

Ответ: qл=99 Вт/м².


25.18 Сферическая поверхность с радиусом R=100 мм помещена в камеру большого объема с глубоким вакуумом. Для поддержания температуры поверхности сферы tст постоянной встроенный в нее электрический нагреватель расходует в секунду W=220 Вт энергии. Определить температуру поверхности сферы, когда ее интегральная степень черноты ε=0,15, а также для случая, когда поверхность абсолютно черная. Излучением стенок камеры пренебречь.

Ответ: Т1=674 К, Т2=419 К.


25.19 Определить температуру поверхности трубы с наружным диаметром d, если линейная плотность результирующего потока излучением от нее составляет ql, а интегральная степень черноты поверхности ε. Температура окружающего воздуха tв=17 ºС.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2 

Предпоследняя цифра шифраd, мql, кВт/пог. мε
10,203,900,39

Ответ: t1=460 ºC.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания


25.20 Определить плотность теплового потока излучением q, Вт/м² между двумя расположенными на близком расстоянии параллельными плоскостями, имеющими степень черноты поверхности ε1 и ε2 и температуру соответственно t1 и t2. Во сколько раз изменится плотность теплового потока излучением, если степень черноты поверхности ε2 уменьшить в два раза?

Таблица 1 – Исходные данные 

Вариантε1ε2t1, ºСt2, ºС
80,90,1627127

Ответ: q1=3556 Вт/м², При уменьшении степени черноты поверхности ε2 в два раза плотность теплового потока излучением уменьшается в 2 раза.

Варианты задачи: 5.