Исследование процесса передачи тепла излучением

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра печей, контроля и автоматизации металлургического производства

Лабораторная работа №5

По предмету:                                Пирометрическое оборудование                                    .                                          

На тему: «Исследование процесса передачи тепла излучением»                         .

Выполнила: студентка группы АПМ-02                 /Василенко С.В./

                                                                                        (подпись)                                                                                                                    (Ф.И.О.)

Проверил: доценткафедры  ПКАМП             _______________        /Дубовиков О.А/

                            (подпись)                                                                             (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2005 год

Краткие теоретические сведения:

Тепловое излучение – основной вид теплопередачи в высокотемпературных пламенных металлургических печах. Организация лучистого теплообмена – одна из важнейших предпосылок достижения в печах высоких производственных показателей (удельный расход топлива, производительность агрегата и др.). По закону Стефана - Больцмана количество тепла прямо пропорционально температуре в 4 степени. Плотность теплового потока излучения теоретически можно рассчитать по формуле:

,

где С_прив – приведенный коэффициент лучеиспускания, рассчитываемый по формуле (для случая теплообмена излучением между двумя телами): , где, С₂, С₁,  С₀ – коэффициенты лучеиспускания излучателя, приёмника и абсолютно чёрного тела; F₁ и F₂ – площадь поверхности излучателя и приёмника, Т₁ и Т₂ – температура нагретого и нагреваемого тела, по шкале Кельвина.

Интенсивность теплоотдачи излучением можно оценить с помощью коэффициента теплоотдачи α_изл, который определяют с помощью закона Стефана – Больцмана или экспериментально:

.

Количество тепла, переданное тепломеру за единицу времени:

,

где М_охл – расход воды; с – удельная теплоёмкость воды. Плотность теплового потока через поверхность тепломера: . Коэффициент теплоотдачи: .

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Цель работы – изучение влияния некоторых факторов на процесс передачи тепла излучением.

Схема установки

1 – прибор для измерения температуры тепломера;

2 –  прибор для измерения температуры излучателя;

3 – термопара излучателя;

4 – термопара приёмника тепла;

5 – тепломер;

6 – муфельная печь;

7 – вентиль для регулирования расхода охлаждающей воды;

8 – ртутные термометры для измерения температуры воды на входе в тепломер;

9 – ртутные термометры для измерения температуры воды на выходе из тепломера;

10 – мерный сосуд.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

№ опыта	Температура, оС				Расход воды Мохл, л/мин
	В печи (излучатель) t1,  оС	Тепломера (приёмника) t2,  оС	Воды на выходе из тепломера  tвых,  оС	Воды на входе в тепломер  tвх,  оС
1	520	30	18,6	9,9	0,46
2	570	31	19,0	9,8	0,46
3	580	32	19,4	9,85	0,46
4	588	33	19,6	9,9	0,46

Q, кДж	q, кДж/м2	αопыт	αизл
16,768	1596,95	3,25	4,18
17,732	1688,76	3,44	4,88
18,406	1752,95	3,57	5,03
18,695	1780,47	3,63	5,16

Пример расчёта:

, с=4,19 кДж/кг∙К

 кДж

кДж/м²