Расчет радиационного теплообмена

Задача № 5. Во выпускном коллекторе для измерения температуры удаляемых газов из цилиндра ДВС поставлена термопара.

Вычислить показание термопары и ее погрешность за счет излучения.

Внутренний диаметр коллектора D = 0.06 м; диаметр королька термопары d=0.002м; температура удаляемых газов t_газ=541⁰С (Т_газ=814 К); температура стенок выпускного коллектора t_ст=130 ⁰С (Т_ст=403 К); коэффициент теплового излучения (степень черноты) стенок выпускного коллектора e_ст=0.80; коэффициент теплового излучения (степень черноты) королька термопары e_к=0.86;коэффициент теплоотдачи от газа к поверхности королька термопары a=60 Вт/(м²×К).

Решение

Термопара отдает теплоту за счет излучения

Q_л =F₁×c₀[ ]/[ + ]

и получает теплоту за счет конвекции

Q_к=F₁×a× (T_газ – Т_к).

Здесь F₁ – поверхность королька, м²;

F₂ – внутренняя поверхность выпускного коллектора м²;

Т_к- температура королька термопары ,К.

Составим уравнение теплового баланса для королька термопары Q_л= Q_к.

 

 

1.-Выпускной коллектор;

dk

2. –королек термопары;

3. –вставка;

4 –термопара.

Рис. 2.7 Установка термопары в выпускном коллекторе

Поверхность королька термопары намного меньше внутренней поверхности выпускного коллектора F₂>> F₁, то можно принять F₂/F₁ @ 0.

Расчет значения показания термопары будем искать графическим методом. Для этого задаем несколько значении Т_к и рассчитываем Q_л/F₁ и Q_к/F₁.

Табл. 8

	Тк, К
Qл/F1 Вт/м2
Qк/F1, Вт/м2

На графике с координатами Q/F и Т_к строим зависимости Q_л/F₁= (Т_к) и Q_к/F₁= (Т_к). Точкой пересечения этих зависимостей есть значение показания термопары Т_к= 670 К.

Погрешность показания термопары за счет излучения составит T = T_газ -Т_к= 814-670 = 144 К или t = 144 ⁰C.

Для уменьшения погрешности измерения термопары необходимо уменьшить коэффициенты теплового излучения или поместить термопару в экран с низким коэффициентом теплового излучения.

 

 

Рис.2.8. Зависимость удельного теплового потока (Q/F) от температуры королька термопары.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Приближенные значения мольных теплоемкостей газов при постоянном давлении и объеме

Газ	Одноатомный	Двухатомный	Трех-и миого-атомный
Ср, кДж/(кмоль×К)	20,93	29,31	37,40
Сv, кДж/(кмоль×К)	12,56	20,93	29,31

- .

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Физические свойства сухого воздуха при давлении 1,013 бар

t, 0С	, кг/м3	Ср, Дж/(кг.К)	, Вт/(м.К)	.106м2/с м^с	Pr
-40	1,515		0,02:12	10,04	0.728
-30	1,4.53		0,0220	10,80	0.723
-20	1,395		0,0228	11,79	0.716
-10	1,342		0,0236	12,43	0.71.2
	1,293		0,0244	13,28	0.707
	1,247		0,0251	14,16	0.705
	1,205		0,0259	15,06	0.703
	1,165		0,0267	16,00	0.701
	1,128		0,0276	16,96	0.699

 

Физические свойства воды на линии насыщения

t,°С	, кг/м3	Ср, Дж/(кг.К)	, Вт/(м.К)	106, м2/с	Рг	10 4, К-1   к-1
	988,1		0,640	0,556	3,591	4,49
	983,1		0,650	0,478	3,03	5,11
	977,8		0,662	0,415	2,58	5,70
	971,8		0,669	0,365	2,23	6,32
	965,3		0,676	0,326	1,97	6,95
1ОО	958,4		0,684	0,295	1.75	7,52

 

 

Федеральное агентство по образованию

Российской Федерации

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра “Теплогазоснабжение”

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

По « Теплотехнике»

 

Вариант №____

 

Выполнил студент / .

Дата подпись расшифровка подписи

 

Проверил и допустил к защите / .

 

Курсовая работа защищена с оценкой __Дата

/ .

подпись расшифровка

преподавателя подписи

 

2005г.