Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Содержание

ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХТема № 4ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ (РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН).СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В  ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ  УСТАНОВКАХ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХТема № 4ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ (РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН).СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН Под термином ИЗЛУЧЕНИЕ в теории теплообмена понимают совокупность электромагнитных волн и фотонов В зависимости от физического процесса взаимодействия излучения и вещества потоки излучения подразделяются ИСХОДЯЩИЙ (ИСХ.) – сумма собственного, отражённого и пропущенного потоков.ПАДАЮЩИЙ (ПАД.) – приходящий СОБСТВЕННЫЙ (СОБ.) – излучённый телом во всех направлениях.ОТРАЖЁННЫЙ (ОТР.) – отражаемый (обратно) ПОГЛАЩЁННЫЙ (ПОГЛ.) – поток (энергии), перешедший из формы излучения в форму теплового ИСХОДЯЩИЙ = СОБСТВЕННЫЙ + ОТРАЖЁННЫЙПАДАЮЩИЙ = ПОГЛОЩЁННЫЙ + ОТРАЖЁННЫЙ + ПРОПУЩЕННЫЙОСЛАБЛЕННЫЙ = РАССЕЯННЫЙ + ПОГЛОЩЁННЫЙ08 09 Интегральное излучение (Полный поток энергии излучения), Q [Вт] – энергия, излучаемая телом 11К определению телесного угла 12 13 Тепловое излучение ‒ электромагнитное излучение, энергия которого получена за счёт возбуждения теплового Область теплового излучения в электромагнитном спектре15 Процесс теплового излучения связан с последовательным превращением кинетической энергии частиц вещества в Поток теплового излучения ‒ количество энергии теплового излучения, переносимое за единицу времени Термодинамическое равновесие – состояние системы, адиабатически изолированной от окружающей среды, при котором Свойства равновесного излученияEпогл = Eизл	1. Если во всех точках поверхности плотность потока В условиях термодинамического равновесия спектральная излучательная способность равна поглощательной способности при той Абсолютно чёрное тело (АЧТ)  условное тело (физическая абстракция), которое полностью поглащает , [Вт/м3],  спектральный поток (спектральная излучательная способность) Закон Кирхгофа	В условия термодинамического равновесия отношение спектральной плотности испускаемого потока излучения к Излучательная способность тела, тело,  отношение спектральной плотности потока излучения тела к Удостоверимся в справедливости 1-го следствия: 25 2-е следствие закона Кирхгофа: «Так как у абсолютно чёрного тела а0,=1, а у остальных тел атело, Закон Стефана-Больцмана	Установлен экспериментально Стефаном в 1879 году и обоснован теоретически Больцманом в Определим: интенсивность объёмного излучения j [Вт/(м3·ср)]  мощность излучения в единице объёма Закон Ламберта, сформулированный для интенсивности имеет вид:I  интенсивность в направлении  30 31 32 32Распределение относительной излучательной способности различных тел в зависимости от направления:		1  абсолютно Радиационные характеристики реальных тел	Относительная излучательная способность    отношение энергии излучения A + R + D = 1A + R + D = 36Поглощательная способность различных тел:    абсолютно чёрное тело;   Спектр поглощения углекислого газа [1]37 Спектр поглощения водяного пара [1]38 Зависимостьε=f(t, pl)для водяного пара:t – температура газа (водяного пара), оС;p – давление Плотность результирующего потока энергии, передаваемой от поверхности плоскости «1» к поверхности плоскости В предположении, что термическое сопротивление экрана мало:гдеЕсли ε1=ε2=εЭ , тоТаким образом, n Угловой коэффициент  ij  определяет долю диффузно распределённой энергии излучения, которая Для системы из N тел имеет место свойство замыкания: 43 44 КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ45 46[2] Блох, А.Г. Теплообмен излучением: справочник / А.Г. Блох, Ю.А. Журавлев, Л.Н. СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕНВИДЫ СЛОЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА И МЕТОДЫ РАСЧЁТА	На практике два или более механизмов Вопросы, выносимые на зачёт1. Тепловое излучение. Поток излучения: классификация.2. Спектральный поток теплового ДЗЯКУЙ ЗА ЎВАГУTHANK FOR YOUR ATTENTIONСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Слайды презентации

Слайд 2 ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Тема № 4

ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ
(РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН).
СЛОЖНЫЙ

ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХТема № 4ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ (РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН).СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

ТЕПЛООБМЕН


Слайд 3 Под термином ИЗЛУЧЕНИЕ в теории теплообмена понимают совокупность

Под термином ИЗЛУЧЕНИЕ в теории теплообмена понимают совокупность электромагнитных волн и

электромагнитных волн и фотонов различной частоты, распространяющихся в физических

средах и способных взаимодействовать с веществом в различных его формах.


Термин излучение имеет 2(два) смысловых значения:

ФОРМА эквивалент
ПЕРЕНОСА термина
ЭНЕРГИИ ИСПУСКАНИЕ
(RADISTION) (EMISSION)

03


Слайд 4 В зависимости от физического процесса взаимодействия излучения и

В зависимости от физического процесса взаимодействия излучения и вещества потоки излучения

вещества потоки излучения подразделяются на

●ИСХОДЯЩИЙ ●СОБСТВЕННЫЙ

●ПОГЛАЩЁННЫЙ

●ПАДАЮЩИЙ ●ОТРАЖЁННЫЙ ●РАССЕЯННЫЙ

●ОСЛАБЛЕННЫЙ ●ПРОПУЩЕННЫЙ ●РЕЗУЛЬТИРУЮЩИЙ

04


Слайд 5 ИСХОДЯЩИЙ (ИСХ.) – сумма собственного, отражённого и пропущенного

ИСХОДЯЩИЙ (ИСХ.) – сумма собственного, отражённого и пропущенного потоков.ПАДАЮЩИЙ (ПАД.) –

потоков.

ПАДАЮЩИЙ (ПАД.) – приходящий на поверхность тела со всех

направлений.

ОСЛАБЛЕННЫЙ (ОСЛ.) – 1) сумма поглощённого и рассеянного потоков; 2) разность падающего и пропущенного.
Выражает общую потерю энергии.

05


Слайд 6 СОБСТВЕННЫЙ (СОБ.) – излучённый телом во всех направлениях.

ОТРАЖЁННЫЙ

СОБСТВЕННЫЙ (СОБ.) – излучённый телом во всех направлениях.ОТРАЖЁННЫЙ (ОТР.) – отражаемый

(ОТР.) – отражаемый (обратно) телом во всех направлениях.

ПРОПУЩЕННЫЙ (ПР.)

– прошедший сквозь тело во всех направлениях.

06


Слайд 7 ПОГЛАЩЁННЫЙ (ПОГЛ.) – поток (энергии), перешедший из формы

ПОГЛАЩЁННЫЙ (ПОГЛ.) – поток (энергии), перешедший из формы излучения в форму

излучения в форму теплового движения структурных элементов (атомов и

молекул) поглощающего тела.

РАССЕЯННЫЙ (РАС.) – часть падающего потока, изменившего в теле направление распространения, как бы «перераспределённого» между частями.

РЕЗУЛЬТИРУЮЩИЙ (РЕЗ.) – разность собственного и поглощённого потоков, то есть поток энергии, переданной телу («оставшейся в нём») и пошедшей на изменение внутренней энергии тела в следствие испускания и поглощения.

07


Слайд 8 ИСХОДЯЩИЙ = СОБСТВЕННЫЙ + ОТРАЖЁННЫЙ

ПАДАЮЩИЙ = ПОГЛОЩЁННЫЙ +

ИСХОДЯЩИЙ = СОБСТВЕННЫЙ + ОТРАЖЁННЫЙПАДАЮЩИЙ = ПОГЛОЩЁННЫЙ + ОТРАЖЁННЫЙ + ПРОПУЩЕННЫЙОСЛАБЛЕННЫЙ = РАССЕЯННЫЙ + ПОГЛОЩЁННЫЙ08

ОТРАЖЁННЫЙ + ПРОПУЩЕННЫЙ

ОСЛАБЛЕННЫЙ = РАССЕЯННЫЙ + ПОГЛОЩЁННЫЙ
08


Слайд 10 Интегральное излучение (Полный поток энергии излучения), Q [Вт]

Интегральное излучение (Полный поток энергии излучения), Q [Вт] – энергия, излучаемая

– энергия, излучаемая телом во всех направлениях в единицу

времени.

Излучательная способность (Плотность потока интегрального излучения), E [Вт/м2] – поток интегрального излучения с поверхности единичной площади:



Спектральная излучательная способность (Спектральная плотность потока излучения), Jλ [Вт/м3] – излучательная способность в бесконечно малом диапазоне длин волн, отнесённая к этому диапазону:



Яркость (Интенсивность) излучения, I [Вт/(м2·ср)] – количество энергии, излучаемой в единицу времени в направлении угла φ элементарной площадкой поверхности dS, отнесённое к единице телесного угла и единице площади проекции этой площадки на плоскость перпендикулярную направлению излучения:



Спектральная яркость излучения [Вт/(м3·ср)]:

10


Слайд 11 11
К определению телесного угла

11К определению телесного угла

Слайд 14 Тепловое излучение ‒ электромагнитное излучение, энергия которого получена

Тепловое излучение ‒ электромагнитное излучение, энергия которого получена за счёт возбуждения

за счёт возбуждения теплового движения возбуждения тепловым движением атомов,

молекул и других частиц вещества.

Энергия теплового излучения ‒ энергия, переносимая электромагнитным излучением, полученным за счёт возбуждения тепловым движением частиц вещества.

14


Слайд 15 Область теплового излучения в электромагнитном спектре
15

Область теплового излучения в электромагнитном спектре15

Слайд 16 Процесс теплового излучения связан с последовательным превращением кинетической

Процесс теплового излучения связан с последовательным превращением кинетической энергии частиц вещества

энергии частиц вещества в энергию их возбуждённого состояния и

затем в энергию электромагнитного излучения.

Из рассмотрения исключаются:
● случаи, когда процессы взаимодействия излучения и вещества вызывают какие-либо изменения в телах (ионизация, изменение свойств, химические реакции и др.);
● неравновесные процессы излучения (люми-несценция, хемилюминесценция; рекомбинационное, ударное и когерентное испускание);
● различные формы взаимодействия фаз излучения.

16


Слайд 17 Поток теплового излучения ‒ количество энергии теплового излучения,

Поток теплового излучения ‒ количество энергии теплового излучения, переносимое за единицу

переносимое за единицу времени через произвольную поверхность.

Плотность потока теплового

излучения (Излучательная способность теплового излучения), h [Вт/м2] ‒ поток излучения через поверхность (с поверхности) единичной площади.

17


Слайд 18 Термодинамическое равновесие – состояние системы, адиабатически изолированной от

Термодинамическое равновесие – состояние системы, адиабатически изолированной от окружающей среды, при

окружающей среды, при котором объёмная плотность энергии для любой

точки системы не меняется во времени, а термодинамические параметры, определяющие состояние любых её элементов, равны.

Равновесное (термодинамически равновесное) излучение – излучение, которое находится в состоянии термодинамического равновесия с испускающей его системой молекул стенки (внутренней поверхности) замкнутой полости.

18


Слайд 19 Свойства равновесного излучения

Eпогл = Eизл

1. Если во всех

Свойства равновесного излученияEпогл = Eизл	1. Если во всех точках поверхности плотность

точках поверхности плотность потока излучения одинакова, то во всех

точках полости равновесное значение объёмной плотности излучения одинаково.

2. Если процессы испускания происходят с одинаковой вероятностью по всем направлениям, то в каждой точке полости излучение изотропно.

3. Температура в каждой произвольной точке поля излучения одинакова и равна температуре полости в состоянии термодинамического равновесия.

19


Слайд 20 В условиях термодинамического равновесия спектральная излучательная способность равна

В условиях термодинамического равновесия спектральная излучательная способность равна поглощательной способности при

поглощательной способности при той же длине волны и температуре:
20


Слайд 21 Абсолютно чёрное тело (АЧТ)  условное тело (физическая

Абсолютно чёрное тело (АЧТ)  условное тело (физическая абстракция), которое полностью

абстракция), которое полностью поглащает всё падающее на него излучение,

независимо от направления распространения, спектрального состава и состояния поляризации излучения.

Фундаментальные законы теплового излучения, характеризующие свойства равновесного излучения, формулируются как законы излучения абсолютно чёрного тела.

21


Слайд 22 , [Вт/м3],  спектральный

, [Вт/м3],  спектральный поток (спектральная излучательная способность) теплового

поток (спектральная излучательная способность) теплового излучения  отношение спектрального

поверхностного потока в бесконечно малом спектральном интервале к величине этого интервала в одной из спектральных шкал:




a,  спектральная поглощательная способность теплового излучения  отношение спектральной интенсивности (спектральной яркости) поглощённого теплового излучения к интенсивности падающего теплового излучения:

22


Слайд 23 Закон Кирхгофа

В условия термодинамического равновесия отношение спектральной плотности

Закон Кирхгофа	В условия термодинамического равновесия отношение спектральной плотности испускаемого потока излучения

испускаемого потока излучения к спектральной поглощающей способности тела является

одинаковым для всех тел и равным спектральной плотности потока излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре.

23


Слайд 24 Излучательная способность тела, тело,  отношение спектральной плотности

Излучательная способность тела, тело,  отношение спектральной плотности потока излучения тела

потока излучения тела к спектральной плотности излучения абсолютно чёрного

тела:


1-е следствие закона Кирхгофа: «В условиях термодинамического равновесия отношение излучательной способности тела к его спектральной поглощательной способности равно единице, то есть в условиях термодинамического равновесия излучательная и поглощательная способность тела равны»:



24


Слайд 25 Удостоверимся в справедливости 1-го следствия:
25

Удостоверимся в справедливости 1-го следствия: 25

Слайд 26 2-е следствие закона Кирхгофа: «Так как у абсолютно

2-е следствие закона Кирхгофа: «Так как у абсолютно чёрного тела а0,=1, а у остальных тел атело,

чёрного тела а0,=1, а у остальных тел атело,

из всех тел при одной и той же температуре максимальным спектральным излучением для всех длин волн обладает абсолютно чёрное тело».

3-е следствие закона Кирхгофа: «Если в замкнутой полости вещество и излучение находятся в состоянии термодинамического равновесия, то распределение по спектру объёмной плотности энергии излучения определяется только температурой замкнутой полости и не зависит от величин, характеризующих вещество стен полости. Следовательно, можно приписать понятие температуры не только полости, но и отдельным спектральным составляющим объёмной плотности энергии излучения

В результате задача расчёта излучения реальных тел сводится к отысканию независящей от свойств вещества функции объёмной плотности излучения »

26


Слайд 27 Закон Стефана-Больцмана

Установлен экспериментально Стефаном в 1879 году и

Закон Стефана-Больцмана	Установлен экспериментально Стефаном в 1879 году и обоснован теоретически Больцманом

обоснован теоретически Больцманом в 1884 году и Планком в

1901 г.

Закон Стефана-Больцмана устанавливает для равновесных условий связь интегрального полусферического потока излучения элемента поверхности абсолютно чёрного тела с его абсолютной температурой:

«Плотность (поверхностная) потока равновесного излучения элемента поверхности абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры:


где 0  постоянная Стефана-Больцмана; 0=5.67032·10-8 Вт/(м2·К4).

Закон Стефана-Больцмана  теоретическая основа для вычисления потока энергии, излучаемой всяким нагретым телом, если известны его (тела) температура и радиационные характеристики.

27


Слайд 28 Определим: интенсивность объёмного излучения j [Вт/(м3·ср)]  мощность

Определим: интенсивность объёмного излучения j [Вт/(м3·ср)]  мощность излучения в единице

излучения в единице объёма в единичном телесном угле:




Закон

Ламберта

«Интенсивность равновесного излучения на поверхности абсолютно чёрного тела не зависит от угла и направления, то есть интенсивность излучения абсолютно чёрного тела изотропна»

28


Слайд 29 Закон Ламберта, сформулированный для интенсивности имеет вид:



I 

Закон Ламберта, сформулированный для интенсивности имеет вид:I  интенсивность в направлении

интенсивность в направлении  ;
IN  интенсивность в направлении

нормали;
В энергетическая яркость.

Диффузное излучение  излучение, подчиняющееся закону Ламберта.

Серая поверхность излучения  излучающая поверхность, удовлетворяющая двум условиям:  эффективное излучение  диффузное;  на изотермических участках поверхности плотность излучения постоянна.

29


Слайд 33 32
Распределение относительной излучательной способности различных тел в зависимости

32Распределение относительной излучательной способности различных тел в зависимости от направления:		1 

от направления:
1  абсолютно чёрное тело;
2  серое тело;
3

 окисленные металлы, диэлектрики, дерево, бумага;
4  полированные металлы.

Слайд 34 Радиационные характеристики реальных тел

Относительная излучательная способность  

Радиационные характеристики реальных тел	Относительная излучательная способность    отношение энергии

 отношение энергии излучения реальной поверхности к энергии излучения абсолютно

чёрного тела при той же температуре и прочих равных условиях.

Поглощательная способность  А  отношение энергии, поглощённой данной поверхностью, к энергии, поглощённой поверхностью абсолютно чёрного тела при облучении их одним и тем же потоком падающего излучения.

Отражательная способность  R  отношение энергии отражённой реальной поверхностью, к энергии, отражённой зеркальной (идеально отражающей) поверхностью при облучении их одним и тем же потоком падающего излучения.

Пропускная способность (прозрачность)  D  отношение энергии, прошедшей через вещество тела, к энергии падающего излучения. (!Прозрачность  характеристика вещества (материала тела), а не поверхности).

34


Слайд 35 A + R + D = 1

A +

A + R + D = 1A + R + D

R + D = 1

Aν + Rν + Dν

= 1

A=1 R=0 D=0  абсолютно чёрное тело

A=0 R=1 D=0  зеркальная поверхность

A=0 R=0 D=1  диатерическая среда

сухой воздух D1

35


Слайд 36 36
Поглощательная способность различных тел:
  абсолютно

36Поглощательная способность различных тел:   абсолютно чёрное тело;  

чёрное тело;
  

 серое тело;
 •  •  •   селективно поглощающее тело [1].

[1] Кириллов, П.Л. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках: Учебное пособие для вузов; 2-е изд., перераб. / П.Л. Кириллов, Г.П. Богословская. – М.: ИздАт, 2008. – 256 с.


Слайд 37 Спектр поглощения углекислого газа [1]
37

Спектр поглощения углекислого газа [1]37

Слайд 38 Спектр поглощения водяного пара [1]
38

Спектр поглощения водяного пара [1]38

Слайд 39 Зависимость
ε=f(t, pl)
для водяного пара:
t – температура газа (водяного

Зависимостьε=f(t, pl)для водяного пара:t – температура газа (водяного пара), оС;p –

пара), оС;
p – давление газа (водяного пара), Па;
l

‒ толщина слоя газа (водяного пара), м; [1].

39


Слайд 40 Плотность результирующего потока энергии, передаваемой от поверхности плоскости

Плотность результирующего потока энергии, передаваемой от поверхности плоскости «1» к поверхности

«1» к поверхности плоскости «2» равна




где εпр – приведенная

излучательная способность рассматриваемой системы рассчитывается по формуле





40


Слайд 41 В предположении, что термическое сопротивление экрана мало:



где





Если ε1=ε2=εЭ

В предположении, что термическое сопротивление экрана мало:гдеЕсли ε1=ε2=εЭ , тоТаким образом,

, то
Таким образом, n одинаковых экранов уменьшают результирующий тепловой

поток
в (n–1) раз.
Один экран уменьшает – в 2 раза.

41


Слайд 42 Угловой коэффициент  ij  определяет долю диффузно

Угловой коэффициент  ij  определяет долю диффузно распределённой энергии излучения,

распределённой энергии излучения, которая передаётся с поверхности i на

поверхность j.

Для двух поверхностей справедливы соотношения







Угловые коэффициенты обладают следующими свойствами: 1) ij>0 ; 2) ij<1 ; 3) отражают лишь взаимное расположение тел.

42


Слайд 43 Для системы из N тел имеет место свойство

Для системы из N тел имеет место свойство замыкания: 43

замыкания:
43


Слайд 45 КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ
45

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ45

Слайд 46 46
[2] Блох, А.Г. Теплообмен излучением: справочник / А.Г.

46[2] Блох, А.Г. Теплообмен излучением: справочник / А.Г. Блох, Ю.А. Журавлев,

Блох, Ю.А. Журавлев, Л.Н. Рыжков. – М.: Энергоатомиздат, 1991. –

432 с.

[3] Рубцов, Н.А. Теплообмен излучением в сплошных средах / Н.А. Рубцов. – Новосибирск: СО Наука, 1984.

Слайд 47 СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

ВИДЫ СЛОЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА И МЕТОДЫ РАСЧЁТА

На практике

СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕНВИДЫ СЛОЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА И МЕТОДЫ РАСЧЁТА	На практике два или более

два или более механизмов теплообмена часто действуют одновременно ‒

теплопроводность и излучение, конвекция и излучение, или даже все три вместе. Обычный технический приём расчётов сложного теплообмена заключается в суммировании тепловых потоков каждого механизма теплообмена.

47

[4] Оцисик, М.Н. Сложный теплообмен: пер. с англ. / М.Н. Оцисик. – М.: Мир, 1976.


Слайд 48
Вопросы, выносимые на зачёт

1. Тепловое излучение. Поток излучения:

Вопросы, выносимые на зачёт1. Тепловое излучение. Поток излучения: классификация.2. Спектральный поток

классификация.

2. Спектральный поток теплового излучения.
Спектральная поглощательная способность.

3.

Равновесное излучение. Его основные свойства.
Диффузная поверхность. Серое тело.

4. Абсолютно чёрное тело. Закон Кирхгофа.

5. Закон Стефана-Больцмана (формулировка).
Коэффициент теплообмена излучением.

6. Закон Ламберта. Типы отражательных поверхностей.

7. Радиационные характеристики реальных тел.



48


  • Имя файла: teplomassoperenos-v-yaderno-energeticheskih-ustanovkah.pptx
  • Количество просмотров: 131
  • Количество скачиваний: 0