管式加热炉辐射换热计算学习教案

1、会计学1管式加热炉辐射管式加热炉辐射(fsh)换热计算换热计算第一页，共22页。第1页/共21页第二页，共22页。2.1.1 2.1.1 角系数角系数(xsh)(xsh)的定义的定义定义：黑表面定义：黑表面A1A1在空间所有的方向上发在空间所有的方向上发 射的总能量，直接到达射的总能量，直接到达(dod)(dod)另一黑表另一黑表 面面A2A2的分率，叫做表面的分率，叫做表面1 1对表面对表面2 2 的角系数，用符号的角系数，用符号1212表示表示 2212211112coscos1AAdAdArA第2页/共21页第三页，共22页。2.1.1 2.1.1 角系数角系数(xsh)(xsh)的定义

2、的定义讨论：讨论：1212是能量是能量(nngling)(nngling)分率，无分率，无单位；单位； 1212表示表面表示表面(biomin)1(biomin)1对表面对表面(biomin)2(biomin)2的角系数，的角系数，1 1表表 面是辐射面，面是辐射面，2 2表面表面(biomin)(biomin)是接受面；是接受面；角系数为几何性质，与表面的大小，相角系数为几何性质，与表面的大小，相 对位置及形状有关，与表面的对位置及形状有关，与表面的T T及及无关无关 第3页/共21页第四页，共22页。2.1.2 2.1.2 角系数角系数(xsh)(xsh)的性质的性质 归一性：归一性： 如

3、果由如果由n n个表面个表面(biomin)(biomin)组成一个封闭体系，组成一个封闭体系，则其中任意表面则其中任意表面(biomin)i(biomin)i对其它表面对其它表面(biomin)(biomin)的角系数之和为的角系数之和为1 1 即：即：1.21inii1ij或：或：第4页/共21页第五页，共22页。2.1.2 2.1.2 角系数角系数(xsh)(xsh)的性质的性质 互换性：互换性： 对任意两表面对任意两表面i i，j j（面积（面积(min j)(min j)分别为分别为AiAi，AjAj）, ,均有：均有： jijijiAA证明证明(zhngmng)：表面表面1 1的总

4、辐射能力为：的总辐射能力为： A A1 1E E0101 表面表面1 1发射的被表面发射的被表面2 2吸收的能量为：吸收的能量为： 1201121EAQ同理：表面同理：表面2 2发射的被表面发射的被表面1 1吸收的能量为：吸收的能量为： 2102212EAQ故两表面间交换的热量为：故两表面间交换的热量为： 210221201112EAEAQ显然，如果两黑表面温度相等（热平衡），显然，如果两黑表面温度相等（热平衡），T T1 1=T=T2 2，则，则 E E0101=E=E0202，Q Q1212=0=0，有：，有： 212121AA第5页/共21页第六页，共22页。2.1.2 2.1.2 角系

5、数角系数(xsh)(xsh)的性质的性质 完整性（可加性）：完整性（可加性）： 若表面若表面(biomin)K=K1+K2+K3(biomin)K=K1+K2+K3，则：，则： 3211111KKKK但：但： 1111321KKKK第6页/共21页第七页，共22页。2.1.3 2.1.3 几种简单几种简单(jindn)(jindn)情况下的角系数情况下的角系数两无限接近两无限接近(jijn)(jijn)平面：平面： 0221112112一物一物(y w)(y w)包一物包一物(y w)(y w)： 0111122121221112AAAA第7页/共21页第八页，共22页。2.1.3 2.1.3

6、 几种几种(j zhn)(j zhn)简单情况下的角系数简单情况下的角系数形成形成(xngchng)(xngchng)密闭系统的三凸面：密闭系统的三凸面： 1321122/ )(AAAA2132232/ )(AAAA3231312/ )(AAAA第8页/共21页第九页，共22页。2.1.3 2.1.3 几种简单情况几种简单情况(qngkung)(qngkung)下的角系数下的角系数两无限延伸表面两无限延伸表面(biomin)(biomin)（拉线法）：（拉线法）： 2CDCG-DG-FDFCG2CDFDF-CD2CDCG-DGCD2, 1CD,CFDGCD,CF第9页/共21页第十页，共22页

7、。4241422120411210210221201112)100()100(67. 5TTATATAEAEAQef 式中：式中： 212121AAAef有效辐射面积，又称当量有效辐射面积，又称当量(dngling)(dngling)冷平面面积冷平面面积或辐射交换面积或辐射交换面积第10页/共21页第十一页，共22页。第11页/共21页第十二页，共22页。2.3.1 2.3.1 基本概念基本概念自身自身(zshn)(zshn)辐射：辐射： iiiEE0投入投入(tur)(tur)辐射：辐射： Eti Eti 反射反射(fnsh)(fnsh)辐射：辐射： iEti iEti 有效辐射：有效辐射：

8、 E Eefef tiiiitiiiefiEEEEE0净辐射：净辐射：)(/ )()(0000rfiiiiiiiefiefitiiititiiiitiefiiEEEEEEEEEEEEq第12页/共21页第十三页，共22页。2.3.2 Eefi2.3.2 Eefi的计算的计算(j sun)(j sun)对包含对包含n n个表面个表面(biomin)(biomin)的封闭系统，对任意的封闭系统，对任意i i表面表面(biomin)(biomin)： tiiiiefiEEE0表面表面i i的投入辐射的投入辐射(fsh)(fsh)总计为：总计为：niefnniefieftiiEAEAEAEA.2221

9、11i i表面的有效辐射为：表面的有效辐射为：njijefjiiiefiEEE10注：对于黑体，由于不存在反射的问题，注：对于黑体，由于不存在反射的问题，E Eefiefi=E=E0i0i 第13页/共21页第十四页，共22页。2.3.3 2.3.3 几种简单情况下灰表面间辐射几种简单情况下灰表面间辐射(fsh)(fsh) 换热量的计算换热量的计算两个两个(lin(lin )无限接近平面：无限接近平面： )(1011112efEEq210112111efefefEEEEE120221222efefefEEEEE由于由于(yuy)12=21=1(yuy)12=21=1，灰体：，灰体：1=1=1-

10、11=1=1-1，2=2=1-22=2=1-2联立求解：联立求解： ) 111/()(21020112EEq第14页/共21页第十五页，共22页。2.3.3 2.3.3 几种简单情况下灰表面间辐射几种简单情况下灰表面间辐射 换热量换热量(rling)(rling)的计算的计算一物一物(y w)(y w)包一物包一物(y w)(y w)：111212.AqAqQ)(101111rfEEq)(12211210111efefefEEEE)(22221120222efefefEEEE而：而：11=011=0，12=112=1，联立求解，联立求解(qi ji)(qi ji)： ) 11(1)(22110

11、201112AAEEAQ第15页/共21页第十六页，共22页。第16页/共21页第十七页，共22页。2.4.1 2.4.1 包壳为黑体包壳为黑体(hit)(hit) 包壳温度为包壳温度为TtTt时，则气体对包壳的辐射速率应等于气体时，则气体对包壳的辐射速率应等于气体的自身辐射的自身辐射gE0ggE0g减去气体吸收减去气体吸收(xshu)(xshu)的投入辐射的投入辐射gE0ggE0g，即：，即： 4400)100()100(67. 5tgggtggggtTTEEq其中：其中：gg，gg分别为气体分别为气体(qt)(qt)的黑度和吸收率，的黑度和吸收率， 当当TgTtTgTt时，时，gggg第1

12、7页/共21页第十八页，共22页。2.4.2 2.4.2 包壳为一灰体包壳为一灰体 包壳的黑度包壳的黑度(hi d)(hi d)为为tt，温度为，温度为TtTt时，其换热结果应比气体时，其换热结果应比气体与黑体包壳间的换热量小；可乘以一个修正系数（与黑体包壳间的换热量小；可乘以一个修正系数（1+t1+t）/2 /2 ： 44)100()100(2167. 5tgggtgtTTq假设假设(jish)：)(tggtgtTThq得到与对流传热系数相当得到与对流传热系数相当(xingdng)(xingdng)的辐射系数：的辐射系数： tgtgggtgtTTTTh44)100()100(2167. 5W

13、/(mW/(m2 2K)K) 第18页/共21页第十九页，共22页。2.5 2.5 设备设备(shbi)(shbi)热损失的计算热损失的计算由对流散失由对流散失(snsh)(snsh)的热量：的热量： )(TTAQWWCC由辐射由辐射(fsh)(fsh)散失的热量：散失的热量： )(44TTQWoWR或：或：)(TTAQWWRRTTTTWWoWR)(44其中：其中：第19页/共21页第二十页，共22页。2.5 2.5 设备热损失设备热损失(snsh)(snsh)的计算的计算总热损失总热损失(snsh)：)()()(TTATTAQQQWWTWWRRCR空气空气(kngq)(kngq)作自然对流：作自然对流： 平壁保温层外：平壁保温层外： )(07. 08 . 9TTWT圆筒壁或管道保温层外：圆筒壁或管道保温层外： )(052. 04 . 9TTWT空气沿粗糙壁面作强制对流：空气沿粗糙壁面作强制对流： 其中：其中：)(RRT 对流辐射联合传热系数对流辐射联合传热系数 空气流速空气流速u5m/su5m/su5m/s： 78. 08 . 7 uT第20页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirn