9.12辐射传热计算.ppt

* 重辐射表面与换热表面间无净辐射热量交换，但它的重辐射作用却影响到其他换热表面间的辐射传热 表面的有效辐射等同于某温度下黑体的辐射 * 对于采用双层缸结构的汽轮机，因为进入喷嘴室的进汽管要穿过外缸和内缸，才能和喷嘴室相连接，而内外缸之间在运行时具有相对膨胀，进汽管既不能同时固定在内、外缸上又不能让大量高温蒸汽外泄。因此采用了一种双层结构的高压进汽短管，把高压进汽导管与喷嘴室连接起来。 国产125MW汽轮机和300MW汽轮机的高压进汽短管外层通过螺栓与外缸连接在一起，内层则套在喷嘴室的进汽管上，并有密封环加以密封。这样既保证了高压蒸汽的密封，又允许喷嘴室进汽管与双层套管之间的相对膨胀。为遮挡进汽连接管的辐射热量，在双层套管的内外层之间还装有带螺旋圈的遮热衬套管，或称遮热筒。 9-49、两薄平板A、B被置于一绝热的空间内，并位于同一平面上，面积分别为AA，AB。其4个表面的发射率分别为ε1、ε2、ε3、ε4。今设法使板A、B分别维持在恒定温度TA及TB，试画出这一辐射传热系统的网络图，并列出计算板间净辐射换热量的表达式。 两个相距300mm、直径300mm的平行放置的圆盘。相对两表面的温度分别为500℃和277℃，表面发射率分别为0.2和0.4，两表面间的角系数为0.38。圆盘的另外两个表面不参与换热。 (1)、当将此两圆盘置于一27℃的大房间中，计算每个圆盘的净辐射热量。 (2)、当将此两圆盘置于一绝热大房间中，计算高温圆盘的净辐射热量。 9-5 辐射传热的控制 由于工程上的需求，经常需要在一定的冷、热表面温度下，强化或削弱辐射换热从辐射传热计算的网络法得到启示： 控制表面热阻及空间热阻 9.5.1 控制物体表面间辐射换热的方法 1、控制表面热阻 应控制对辐射换热影响大的面的发射率 工业应用：太阳能的利用－光谱选择性涂层；人造地球卫星；物体的颜色选择。 ２、控制空间热阻 控制角系数 应用：电子机箱的布置 9.5.２ 遮热板的应用 遮热板：插入两个辐射换热表面之间以削弱辐射换热的薄板，其实插入遮热板相当于降低了表面发射率。 遮热板 辐射表面和金属板的温度、吸收比如图所示。为讨论方便，设平板和金属薄板都是灰体，并且 稳态时有: 与没有遮热板时相比，辐射换热量减小了一半。 忽略了薄板3的导热热阻 遮热板 如果?3=0.05, ?1=?2=0.8，辐射热量为原来的1/27。 ２、隔热板的工程应用 (1)汽轮机中用于减少内外套管间辐射换热 300MW汽轮机高中压缸进汽连接管结构示意图 (２)应用于储存液态气体的低温容器 为了提高保温效果，采用多层遮热板并抽真空的方法。 遮热板用塑料薄膜制成，其上涂以反射比很大的金属箔层，箔间嵌以质轻且导热系数小的材料作为分隔层，绝热层中抽成高度真空。 当内壁温度为20～80K，外壁温度为300K时，在垂直于遮热板方向上的导热系数低达5～10*10-5W/mK。 (3)超级隔热油管 半径方向的当量导热系数可降低到0.003W/mK。 (4)用于提高温度测量的准确度 裸露热电偶： 高温气流以对流传热方式把热量传给热电偶； 热电偶以辐射方式把热量传递给容器壁。 当热电偶的对流传热量等于辐射换热量，热电偶温度即为指示温度。其温度必然低于气体的真实温度。 绝对测温误差206.2℃，相对测量误差20%。 解：A1/A2?0热电偶的辐射散热和对流换热的能量平衡式为 【例】用裸露热电偶测得炉膛烟气温度t1=792℃。已知水冷壁面温度tw=600℃，烟气对热电偶表面的对流换热表面传热系数h=58.2W/(m2.K)，热电偶的表面发射率ε1=0.3，试求炉膛烟气的真实温度和测温误差。 【例】用单层遮热罩抽气式热电偶测炉膛烟气温。已知水冷壁面温度tw=600℃，热电偶和遮热罩的表面发射率都是0.3。由于抽气的原因，烟气对热电偶和遮热罩的对流换热表面传热系数增加到h= 116W/(m2.K)。当烟气的真实温度tf=1000℃时，热电偶的指示温度为多少？ 遮热罩对水冷壁的辐射散热量q4为 在稳态时q3=q4，于是遮热罩的平衡温度t3可从上两式中求出。一般用迭代法或图解法求解，得t3＝903℃ 解：烟气以对流方式传给遮热罩内外两个表面的热流密度q3为 【讨论】加了一个遮热罩以后，热电偶所面对的壁温从原来的tw＝600℃ 而上升到t3＝903℃ ，从而大大减少了热电偶的辐射散热量。而测量绝对温度降低到48.8℃ ，相对误差4.88%，与裸露的热电偶相比准确度已大为提高。 为进一步增加遮热罩数目，但一般不超过4层。 烟气对热电偶的对流换热量为 热电偶对遮热罩的辐射换热量为 热平衡时q1=q2,可求出热电偶的平衡温度t1，即热电偶的指示温度。