зачетная работа. Теплотехника зачетная работа. Зачетная работа по дисциплине теплотехника вариант 7 Направление подготовки 21. 03. 01 Нефтегазовое дело
 Скачать 181.13 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ ВО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа им. М.С. Гуцериева Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых скважин ЗАЧЕТНАЯ РАБОТА по дисциплине ТЕПЛОТЕХНИКА вариант 7 Направление подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело
Ижевск 2021 г. 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ВОПРОС ИЗЛУЧЕНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ Газы излучают или поглощают энергию всем своим объемом. Поэтому поглощательная способность газов зависит от плотности и толщины газового слоя: чем больше плотность и толщина слоя газа, тем больше его поглощательная способность. Одно и двухатомные газы практически не излучают и не поглощают энергию, т.е. они прозрачны для теплового излучения, для них коэффициент проницаемостиD≈1. Излучают и поглощают тепловую энергию только трех и более атомные газы, например водяные пары (Н2О) и углекислый газ (СО2). Эти газы чаще других встречаются в практике и являются одними из основных компонентов дымовых газов. Излучение (поглощение) газов носит избирательный характер. Они излучают (поглощают) энергию только определенных длин волн.Исследования показали, что углекислый газ (СО2) имеет три главные полосы поглощения в интервалах длин волн: λ=(2,65…2,80)·10-3 мм; λ=(4,15…4,45)·10-3 мм; λ==(13…17)·10-3 мм. Водяной пар (Н2О) имеет четыре главные полосы поглощения в интервалах длин волн: λ= (1,7…2)·10-3 мм; λ=(2,3…3,4)·10-3 мм; λ=(4,4…8,5)·10-3 мм; λ= (12…30)·10-3 мм. Как следует из приведенных данных, для водяных паров полосы излучения (поглощения) шире, чем для СО2, т.е. поглощательная способность и степень черноты Н2О выше, чем для СО2. Часть полос поглощения этих газов совпадают. В отличие от твердых тел показатель поглощения для газов (конечно, в области полос поглощения) мал. Поэтому для газообразных тел уже нельзя говорить о поверхностном поглощении, так как поглощение лучистой энергии происходит в конечном объеме газа. В этом смысле поглощение и излучение газов называется объемным. Кроме того, показатель поглощения для газов зависит от температуры. На коэффициент поглощения газа влияет его давление. Последнее объясняется тем, что поглощение (излучение) протекает тем интенсивнее, чем большее число молекул встретит луч на своем пути, а объемное число молекул (отношение числа молекул к объему) прямо пропорционально давлению (при t = const). В технических расчетах газового излучения, обычно поглощающие газы С02 и Н20 (водяной пар) входят как компоненты в состав смеси газов. Если давление смеси р, а парциальное давление поглощающего (или излучающего) газа pv то в (10.10) необходимо вместо / подставить величину ptl.Величина, представляющая собой произведение давления газа на его толщину, носит название эффективной толщины слоя. Таким образом, для газов спектральный коэффициент поглощения  Спектральный коэффициент поглощения газа (в пространстве) зависит от физических свойств газа, от формы пространства, его размеров и температуры газа. Тогда в соответствии с законом Кирхгофа спектральная излучательность  Излучательность в пределах одной полосы спектра  Излучательность газа в замкнутом пространстве равна сумме излучательностей, взятых по всем полосам спектра:  Опытные исследования показали, что излучательность газов не подчиняется закону Стефана — Больцмана, т.е. зависимости от четвертой степени абсолютной температуры. Однако для практических расчетов излучения газов пользуются законом четвертых степеней, введя соответствующую поправку в значение коэффициента черноты газа ег:  Где  Среднюю длину / пути луча определяют по формуле  По формуле излучательности в пределах одной полосы спектра определяют излучательность газа в свободное пространство (пустоту) (свободное пространство можно рассматривать как черное пространство при 0 К). Но газовое пространство всегда ограничено поверхностью твердого тела, в общем случае имеющей температуру Тсг Ф Гг и коэффициент черноты ест < 1. Она (поверхность) обладает собственным излучением (обычно в пределах всех длин волн), часть которого поглощается газом. Поэтому излучательность газа, компонентами которого являются С02 и Н20 (газообразные продукты сгорания), к оболочке серого тела находят по формуле:  В которой последний член учитывает собственное излучение оболочки. Коэффициент черноты газа при температуре газа составит:  Полосы излучения и поглощения для С02 и Н20 несколько перекрывают одна другую, в связи с чем часть энергии, излучаемой одним газом, поглощается другим. Поэтому коэффициент черноты смеси углекислого газа и водяного пара при температуре стенки  где Δεr— поправка, учитывающая указанное поглощение. Для газообразных продуктов сгорания обычного состава поправка составляет всего 2—4%, и ею можно пренебречь. Указанные особенности излучения и поглощения газов позволяют установить механизм так называемого парникового эффекта, который оказывает существенное влияние на формирование и изменение климата Земли. Большая часть солнечной радиации проходит сквозь атмосферу и нагревает поверхность Земли. В свою очередь, Землей испускается инфракрасное излучение, в результате чего она охлаждается. Однако часть этого излучения поглощается многоатомными (парниковыми) газами атмосферы, которая вследствие этого играет роль «одеяла», удерживающего теплоту. При этом наибольшее влияние на глобальное потепление оказывают такие парниковые газы, как двуокись углерода (55%), фреоны и родственные им газы (25%), метан (15%) и др. 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА Плотность теплового потока через плоскую стену толщиной δ=50 мм, q=70Вт/м2. Определить разность температур на поверхности и численные значения градиента температуры в стенке, если она выполнена из стекла.  |