Теплоотдача конвекцией

Теплообмен излучением возможен в теплопрозрачных, т. е. пропускающих теплоту, средах (газах, вакууме). В жидкости он практически отсутствует. При излучении тепловая энергия переносится электромагнитными волнами. Количество энергии, отводимой излучением, пропорционально четвертой степени температуры тела. Уровень рабочих температур для большинства компонентов и узлов РЭС невелик, поэтому часто переносом теплоты излучением (при наличии отвода теплоты конвекцией или теплопроводностью) можно пренебречь. Однако для вакуума (космоса) этим способом теплоотвода пренебречь нельзя, хотя плотность теплового потока не превышает 0,001...0,005 Вт/см2. Количество теплоты, отводимой от блока с помощью излучения в неограниченное пространство, Рл = осл5АГ, где Рл — излучаемая тепловая мощность, Вт; S—площадь излучающей поверхности, м2; ал = епрф/(7\, Г2),— коэффициент лучеиспускания, Вт/(м -К); А Г—перегрев поверхности лучеиспускания относительно окружающей температуры, К; епр — приведенный коэффициент черноты поверхности пары тел, являющийся функцией степени черноты Е! и е2 взаимодействующих поверхностей (табл. 3.9); для теплообмена между неограниченными плоскопараллельными поверхностями приведенная степень черноты enpi,2 — = l/(l/?i + I/EI~ О ПРИ ф = 1; Для РЭС в микроэлектронном исполнении принимают епр = 0,8; ф — коэффициент облучения (взаимной облученности) соседних компонентов, обычно ф=1;/(7\, Т2) — функция температуры одиночного блока, Вт/(м2-К), нагретого до температуры tv и находящегося в среде с температурой t2, определяется по табл. З.Ю.

14. Что такое, теплообмен излучением? Какова его применимость?

Глава седьмая. Теплообмен излучением.......... 247

Различают два принципиально отличных друг от Друга вида теплообмена. Один из них связан с преобразованием энергии: это—теплообмен излучением, или радиацией. В этом случае тепловая энергия, теряемая телом А, превращается в лучистую энергию; распространяющиеся лучи достигают тела В, и здесь происходит полное или частичное преобразование лучистой энергии в тепловую, которая и воспринимается телом В.

Если теплообмен между жидкостью и стенкой происходит только соприкосновением, то а = осс. Если же здесь имеет место и теплообмен излучением, то

ГЛАВА СЕДЬМАЯ ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

В областях теплотехники, где приходится иметь дело с высокими температурами, теплообмен излучением имеет первенствующее значение. Интенсивность теплообмена излучением превосходит в этих случаях другие виды теплооб-

7-2. РАЗЛИЧНЫЕ СЛУЧАИ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ

7-6. Теплообмен излучением между двумя параллельно расположенными поверхностями.

Рассмотрим теперь теплообмен излучением двух поверхностей, расположенных одна в другой. Будем при этом исходить из того, что внутренняя поверхность выпуклая и не образует впадин, что исказило бы результаты выводов.

7-7. Теплообмен излучением между двумя поверхностями, расположенными одна в другой.

удельная теплоемкость, Вт>с/(г-°С); G — масса про-воднгка, г; Q,., — теплоотдача лучеиспусканием, Вт; QH — теплоотдача конвекцией, Вт; QT — теплоотдача вдол!, проводника за счет теплопроводности при неоди-накоиом уровне температуры в различных точках проводника, Вт.

В отличие от излучения теплоотдача конвекцией происходит со всей поверхности бака и в расчет следует принимать полную поверхность гладкой части бака, труб, волн, радиаторов и т. д.

теплоемкость, Вт- с/ (г- °С); G — масса проводника, г; Фя — теплоотдача лучеиспусканием, Вт; Ф„ — теплоотдача конвекцией, Вт; фт — теплоотдача вдоль проводника за счет теплопроводности при неодинаковом уровне температуры в различных точках проводника, Вт.

Теплоотдача конвекцией в трансформаторном минеральном масле зависит от его вязкости, которая сильно меняется в зависимости от температуры. Для свободной поверхности в масле можно в среднем принять

Из сопоставления формул (2-271), (2-272) и (2-273), (2-274) следует, что теплоотдача конвекцией в масле при ft — #0 ж 20—30° С происходит в 15—20 раз интенсивнее, чем в воздухе.

При обдувании воздухом нагретой поверхности теплоотдача конвекцией возрастает. Для вертикальной поверхности, равномерно обдуваемой воздухом (вдоль поверхности), можно принять

Из формулы (2-275) следует, что, например, при v = 10 м/с Ак„ ~ ~ 8,5 АН, т.е. теплоотдача конвекцией возрастает в 8,5 раза.

Исследования показали, что при указанных выше условиях теплоотдача конвекцией от жидкого металла к гарниссажу существенно превосходит теплопередачу теплопроводностью и при расчетах последней можно пренебречь и что интенсивная вынужденная конвекция при скорости движения металла в лунке 1—1,5 м/сек достаточна для хорошего усреднения температуры жидкого металла: при перегревах зеркала ванны над температурой плавления на 200—300° С колебания средней температуры жидкого металла не превышают 30—50° С.

В отличие от излучения теплоотдача конвекцией происходит со всей поверхности бака, и в расчет следует принимать полную поверхность гладкой части бака, труб, волн, радиаторов и т. д.

В сухих трансформаторах теплоотдача от внутренних частей (стержни, внутренние обмотки НН, обращенные внутрь поверхности обмоток ВН) происходит только конвекцией воздуха. С наружных поверхностей обмоток ВН и с открытых поверхностей ярм происходит теплоотдача конвекцией и излучением. Поскольку в сухих трансформаторах большая часть охлаждающей поверхности образуется во внутренних каналах обмоток, основная масса тепла отводится в них конвекцией. При этом приходится также считаться с возможностью перехода тепла с более нагретых внутренних поверхностей на менее нагретые излучением.

где qK — удельная теплоотдача конвекцией с единицы поверхности конвекции Як при разности температур в 1 °С; Я„ — поверхность конвекции бака, т.е. полная развернутая суммарная поверхность его гладкой части, труб, волн, охладителей,