Методические указания к лабораторным занятиям пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» машиностроительного факультета

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6

Исследование процессов лучистого теплообмена в трубчатом теплообменнике

по дисциплине

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Направление подготовки: 160700 Проектирование

авиационных и ракетных двигателей

Профиль подготовки: Ракетные двигатели твердого топлива

Форма обучения: очная

Тула 2012 г.

Методические указания к лабораторным занятиям составлены доцентом О.А. Евлановой и обсуждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» машиностроительного факультета

протокол № 5 от «18 » 01 2012 г.

Зав. кафедрой _____________ Н.А. Макаровец

Методические указания к лабораторным занятиям пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» машиностроительного факультета

протокол № от «___ » ______ 201_ г.

Зав. кафедрой _____________ Н.А. Макаровец

Исследование процессов лучистого теплообмена в трубчатом теплообменнике

ЦЕЛЬ РАБОТЫ– ознакомление с методикой исследования процессов

лучистого теплообмена в трубчатом теплообменнике.

ЗАДАНИЕ

В трубчатом теплообменнике (рис. 1) движется поток смеси газов, имеющий среднюю температуру t_g_.

Рис.1

Тепло от газа к наружным стенкам труб, температура которых равна t_ω, передается вследствие излучения углекислоты CO₂ и водяных паров Н₂О; их парциальные давления соответственно равны и , степень черноты стенок труб ε_ω = 0,82.

Определить:

1) лучистый тепловой поток q_gω от газов к стенкам труб и коэффициент теплоотдачи излучением α_л;

2) влияние температуры газа t_g на лучистый тепловой поток q_gω и коэффициент теплоотдачи излучением α_л, если эта температура будет увеличена на 50 и 100^о, а исходные данные останутся прежними;

3) построить график зависимости q_gω = f(T_g).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Варианты индивидуальных заданий в таблице 1.

Таблица 1

№ задачи	,^oC	^oC	ата	, ата	d, мм	s₁, мм	s₂, мм
			0,164	0,129
			0,164	0,129
			0,147	0,043
			0,153	0,044
			0,120	0,114
			0,082	0,169
			0,101	0,138
			0,153	0,043
			0,084	0,170
			0,125	0,219
			0,082	0,169
			0,081	0,166
			0,120	0,114
			0,118	0,112
			0,127	0,162
			0,125	0,125
			0,15	0,043
			0,144	0,106
			0,147	0,107
			0,126	0,162
			0,124	0,159
			0,117	0,273
			0,115	0,234
			0,142	0,079
			0,140	0,078

где - средняя температура потока газов;

- средняя температура стенки трубы;

- парциальное давление СО₂ в потоке;

- парциальное давление паров Н₂О;

d – диаметр труб;

s₁ и s₂ - расположение труб.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Лучистый тепловой поток определяется по формуле

q_gω = C_o[ ( )⁴ – A_g( )⁴] ккал/м²·ч, (1)

где - эффективная степень черноты стенок труб,

при = 0,8÷10 приближенно = 0,5( );

- степень черноты смеси из углекислого газа и водяного пара при температуре смеси (принимаем поправку = 0);

β- поправочный множитель, зависящий от парциального давления ;

А_g =A_CO₂+ A_H₂_O - ∆A_g - поглощательная способность газа при температуре стенки трубы (принимаем поправку ∆A_g = 0).

Степень черноты газов ε_CO₂ и ε_H₂_O определяется из экспериментальных графиков (см.приложение) по произведению pl (р - парциальное давление газа, l - эффективная толщина излучающего слоя газа) и температуре смеси газов t_g.

Эффективная толщина излучающего слоя находится следующим образом.

Если = = 5,21 < 7,

то для определения эффективной толщины излучающего слоя следует использовать зависимость

l = ( 1,87 - 4,1 )d; (2)

если > 7, то будет иметь место следующая зависимость:

l = ( 2,82 ) d. (3)

Излучение трехатомных газов происходит только в пределах некоторых строго определенных величин длин волн, так называемых полос поглощения (излучения). И углекислота, и водяные пары имеют по три таких полос. Частично полосы излучения водяных паров накладываются на полосы излучения углекислоты, что учитывается в расчетах введением поправки на перекрытие полос.

По графикам (см. приложение, рис. 1,2,3) находят степень черноты водяных паров Н₂О углекислоты СО₂ и величину поправки на перекрытие полос спектра излучения β.

Степень черноты потока смеси газов находится из выражения

. (4)