dla przepływu laminarnego

T
tabela 6

T (46) parametry termofizyczne powietrza suchego

przy ciśnieniu 101,3 10³ Pa

na turbulentne warunki

gdzie λ m- przewodność cieplna gazu, dla powietrza wartość do wyboru z tabeli. 6; N i- współczynnik uwzględniający orientację powierzchni ciała:

8. Określ przewodność cieplną σ między powierzchnią ciała a

o środowisko:

gdzie S n, S w, S b - obszary odpowiednio dolnej, górnej i bocznej powierzchni korpusu bloku;

S n = S w = L jeden · L 2 ;S b = 2 L 3 (L 1 +L 2).

W celu wydajniejszego odprowadzania ciepła często stosuje się bloki IVEP z użebrowanymi powierzchniami. Jeżeli projektant stoi przed zadaniem wykonania obliczeń cieplnych dla tego typu zasilacza wtórnego, to musi dodatkowo wyznaczyć efektywny współczynnik przenikania ciepła α eff i żebrowanego i-tej powierzchni, która zależy od konstrukcji żeber i przegrzania ciała względem środowisko. α eff i wyznacza się w taki sam sposób jak przy obliczeniach grzejników (patrz obliczenia grzejników, p. 5.5).

Po określeniu efektywnego współczynnika przenikania ciepła α eff i , przystąp do obliczenia przewodności cieplnej całego ciała σ k, która składa się z sumy przewodności nieożebrowanych σ do 0 i finned σ do p powierzchni:

G
de σ do 0 oblicza się według wzoru (47), ale bez uwzględnienia powierzchni żebrowanej;

G
de S pi to powierzchnia podstawy żebrowanej powierzchni; N i jest współczynnikiem uwzględniającym orientację tej powierzchni.

9. Obliczamy przegrzanie obudowy bloku IVEP w drugim przybliżeniu θ k0:

G
de W celu KP - współczynnik zależny od perforacji korpusu bloku W celu P; W celu H1 - współczynnik uwzględniający ciśnienie atmosferyczne środowiska.

Wykres do określenia współczynnika W celu H1, pokazano na ryc. 9, a współczynnik W celu KP na ryc. czternaście.

Współczynnik perforacji jest określony wzorami (11) - (13), a zgodnie z wykresem przedstawionym na ryc. osiem.

10. Określ błąd obliczeniowy:

mi
Jeżeli δ ≤ 0,1, to obliczenia można uznać za kompletne. W przeciwnym razie należy powtórzyć obliczenie temperatury obudowy zasilacza wtórnego dla innej wartości θ k, dopasowany do boku θ do 0 .

11. Oblicz temperaturę korpusu bloku:

H
i na tym kończy się pierwszy etap obliczania reżimu cieplnego bloku IVEP.

Etap 2. Wyznaczenie średniej temperatury powierzchni ogrzewanej strefy.

1. Obliczamy specyfikę warunkową moc powierzchniowa q ze strefy ogrzewanej bloku według wzoru (19).

2. Z wykresu na ryc. 7 w pierwszym przybliżeniu znajdujemy przegrzanie strefy ogrzewanej θ h w stosunku do temperatury otaczającej blok środowiska.

3. Wyznaczamy współczynniki przenikania ciepła przez promieniowanie pomiędzy dolną α zln, górną α zlv i boczną α zlb powierzchnią strefy ogrzewanej a nadwoziem:

gdzie ε Pi - obniżony stopień emisyjności i-ta powierzchnia ogrzewanej strefy i korpusu:

ε ja i S h
ja - emisyjność i powierzchnia i powierzchni ogrzewanej strefy.

R jest. piętnaście

4. Do określania temperatury t m = ( t k + t 0 +θ h)/2 i rozmiar ustalający h i znajdujemy liczbę Grashofa Gr hi i Prandtla Pr (wzór (43) i tabela 6).

5. Obliczamy współczynniki konwekcyjnego przenikania ciepła między strefą ogrzewaną a ciałem dla każdej powierzchni;

dla dolnej powierzchni

do górnej powierzchni

d do powierzchni bocznej

6. Określamy przewodność cieplną σ zk między strefą nagrzewaną a ciałem:

G
de W celuσ współczynnik uwzględniający przewodzenie ciepła:

σ – specyficzna redukowalność cieplna z modułów do korpusu bloku, zależna od siły docisku do korpusu (rys. 15); w przypadku braku mocowania σ = 240 W / (m 2 K); Sλ to powierzchnia styku ramy modułu z korpusem bloku.

Tabela 7

Właściwości termofizyczne materiałów

7. Obliczamy ogrzewanie strefy ogrzewanej θ z0 w drugim przybliżeniu:

G
de K w - wyznaczona zgodnie z wykresem przedstawionym na ryc. jedenaście; K h2 - określone zgodnie z harmonogramem (ryc. 10).

8. Określ błąd obliczeniowy

mi
jeśli< 0,1, то расчет окончен. При δ ≥ 0,1 следует повторить расчет для скорректированного значенияθ h.

9. Oblicz temperaturę ogrzewanej strefy

mi
krok 3. Obliczenie temperatury powierzchni elementu objętego schematem IVEP

Oto kolejność obliczeń potrzebnych do określenia temperatury obudowy komponentu zainstalowanego w module pierwszego poziomu dezagregacji.

1. Określamy równoważny współczynnik przewodności cieplnej modułu, w którym znajduje się element, na przykład mikroukład, dla następujących opcji:

w przypadku braku opon przewodzących ciepło λ equiv = λ P, gdzie λ P jest przewodnością cieplną materiału podstawowego płyty;

w obecności opon przewodzących ciepło

G de λ w - przewodność cieplna materiału szyny przewodzącej ciepło; V P - objętość płytka drukowana biorąc pod uwagę objętość opon przewodzących ciepło; V w to objętość opon przewodzących ciepło na płytce drukowanej; A– współczynnik wypełnienia powierzchni płyty modułowej z szynami przewodzącymi ciepło:

G
de S w to całkowita powierzchnia zajmowana przez opony przewodzące ciepło na płytce drukowanej.

W tabeli. 7 przedstawia parametry termofizyczne niektórych materiałów.

2. Określ równoważny promień korpusu mikroukładu:

G
de S o IC - powierzchnia podstawy mikroukładu.

3. Oblicz współczynnik rozrzutu Przepływ ciepła:

G
de α 1 i α 2 - współczynniki przenikania ciepła z pierwszej i drugiej strony płytki drukowanej; do naturalnej wymiany ciepła

P
– grubość płytki drukowanej modułu.

4. Określamy pożądane przegrzanie powierzchni obudowy mikroukładu:

gdzie W oraz M- wprowadzone wartości warunkowe w celu uproszczenia formy zapisu: z jednostronnym rozmieszczeniem obudów mikroukładów na płytce drukowanej W= 8,5π R 2 VT/K, M= 2; z dwustronnym układem obudów W= 0,M= 1;W celu- współczynnik empiryczny: dla przypadków mikroukładów, których środek jest mniejszy niż 3 R,W celu= 1,14; dla pakietów mikroukładów, których środek jest oddzielony od końców płytki drukowanej w odległości większej niż 3 R,W celu= 1;W celuα - współczynnik przenikania ciepła z obudów mikroukładów określa się zgodnie z wykresem przedstawionym na ryc. szesnaście; W celu 1 i W celu 0 – zmodyfikowane funkcje Bessela; N - numer i-te przypadki mikroukładów znajdujących się w odległości nie większej niż 10/ m, tj r ja ≤ 10 m; Δ t c - średnie przegrzanie objętościowe powietrza w bloku:

Q
ims i - moc rozproszona i-ty mikroukład; S ims i — całkowita powierzchnia i-ty mikroukład, δ s i - szczelina między mikroukładem a płytką, λ s i - współczynnik przewodności cieplnej materiału wypełniającego tę szczelinę.

5. Określ temperaturę powierzchni obudowy mikroukładu:

P
Powyższy algorytm obliczania temperatury mikroukładu można zastosować do dowolnego innego elementu dyskretnego, który jest częścią wtórnego zasilacza. W takim przypadku element dyskretny można uznać za mikroukład z lokalnym źródłem ciepła na płycie, a odpowiednie wartości parametrów geometrycznych można wprowadzić do równań (60) - (63).

Gęstość strumienia ciepła podczas wymiany ciepła między gazem a powierzchnią stałą oblicza się według wzoru:

gdzie jest emisyjność całkowicie czarnego ciała;

Temperatura ściany (powłoki), K;

mi pr - zmniejszony stopień emisyjności materiału powierzchni kanału gazowego;

mi g - stopień zaczernienia mieszanka gazowa;

Zredukowana do temperatury ściany.

Zmniejszony stopień emisyjności oblicza się według wzoru:

gdzie ec to emisyjność materiału ściennego (pobrana z tabel).

Oznaczanie stopnia zaczernienia gazu

Emisyjność mieszaniny gazów obliczana jest według wzoru:

gdzie - współczynnik korygujący, uwzględniając niepodporządkowanie promieniowania pary wodnej prawu Bouguera-Baera;

Poprawka uwzględniająca wzajemną absorpcję CO2 i H2O w przypadku zbieżności pasm emisji (zazwyczaj można ją zatem pominąć w obliczeniach inżynierskich).

Stopień emisyjności i chłonność składników mieszaniny gazowej określają:

1) Za pomocą nomogramów.

Stopień czerni gazu

Wartości w tym przypadku są również pobierane z nomogramów w zależności od temperatury gazu i iloczynu ciśnienia cząstkowego gazu i średniej długości toru wiązki.

Р - ciśnienie gazu, atm;

Średnia temperatura gaz, ?;

Efektywna grubość warstwy promieniującej, m;

V jest wartością objętości gazu promieniującego, m3;

Fc - powierzchnia stanu surowego, m2;

- współczynnik korygujący.

Współczynnik korygujący c jest również wykreślane jako funkcja (pH2O l) i pH2O.

Zdolność absorpcyjną mieszaniny gazów oblicza się ze wzoru

(3.3)

Ponieważ wartość absorbancji zależy od temperatury ściany, wartości w tym przypadku również pobierane są z nomogramów zależnych od temperatury ściany i iloczynu ciśnienia cząstkowego gazu i średniej długości drogi wiązki.

2) Za pomocą formuł analitycznych.

Stopień czerni można znaleźć za pomocą następującego wzoru

k - całkowity współczynnik tłumienia promieni w mieszaninie, określony wzorem empirycznym

Aby obliczyć stopień emisyjności, wartość jest podstawiona do poprzedniego wzoru na określenie współczynnika tłumienia temperatura absolutna gaz.

Zdolność absorpcji można określić za pomocą następującego wzoru

gdzie jest całkowity współczynnik tłumienia;

do obliczenia absorbancji wykorzystuje się wartość temperatury bezwzględnej szkła nk.

Przykład obliczenia

Oblicz gęstość strumienia ciepła na skutek promieniowania z spaliny do powierzchni odcinka kominowego A x B = 500 x 1000 mm. Skład gazu: zawartość CO2=10%; zawartość H2O=5%; całkowite ciśnienie gazu P = 98,1 kPa (1 atm). Średnia temperatura gazu w spalinach tg = 6500C. Średnia temperatura powierzchni komina = 4000C. Komin wykonany jest z mosiądzu.

1. Obliczamy gęstość strumienia ciepła spowodowanego promieniowaniem za pomocą nomogramów.

gdzie jest emisyjność ciała doskonale czarnego.

Stopień czerni mosiądzu według danych referencyjnych;

Zmniejszona emisyjność powierzchni komina; ;

Efektywna grubość warstwy promieniującej

Ciśnienia cząstkowe komponentów

Udział objętościowy H2O i CO2 w gazie;

PCO2. = 0,1 . 60 = 6 cm.atm.

RN2O. = 0,05 . 60 = 3 cm.atm.

Współczynnik korygujący uwzględniający niepodporządkowanie zachowania się pary wodnej prawu Bouguera-Baera;

z wykresu.

Według nomogramów i temperatury tg = 6500С

Stopień czerni gazu

Według nomogramów i temperatury ts = 400 0С

Zdolność absorpcji gazu

Wynikowy strumień ciepła

2. Za pomocą wzorów obliczamy gęstość strumienia ciepła spowodowanego promieniowaniem.

Całkowite współczynniki tłumienia

Stopień czerni gazu

Zdolność absorpcji gazu

Wynikowy strumień ciepła

Uwaga: Wyniki obliczeń stopnia emisyjności i chłonności gazu obiema metodami powinny być do siebie zbliżone.

Ryż. 3.1.

Ryż. 3.2. Emisyjność a temperatura dla H2O

Ryż. 3.3. Wartości poprawkowe z uwzględnieniem wpływu ciśnienia parcjalnego H2O na stopień emisyjności

Obliczenia termiczne ekonomizera (przykład obliczeń)

Ekonomizer cewki Boiler parowy przeznaczony do podgrzewania wody zasilającej w ilości G2 od temperatury t2" do t2". Woda przepływa w górę rurami o średnicy d2/d1. Współczynnik przewodności cieplnej materiał ścienny l. Średnia prędkość ruchu wody u2.

Spaliny (13% CO2 i 11% H2O) przesuń się od góry do dołu w przestrzeni pierścieniowej za pomocą Średnia prędkość w wąskim odcinku wiązki rur w1. Zużycie gazu G1. Temperatura gazów na wlocie do ekonomizera t1", na wylocie t1"". Podano położenie rur w wiązce i odpowiednie stopnie: poprzeczne y1 = S1/d2 i podłużne y2 = S2/d2. Po stronie gazowej powierzchnia rur pokryta jest warstwą sadzy o grubości ds, po stronie wody warstwą zgorzeliny o grubości dni. Współczynniki przewodzenia ciepła przyjmuje się: dla sadzy ls = 0,07 – 0,12 W/m st., dla skali ln = 0,7 – 2,3 W/m st.c.

1. Określamy średnicę rury, biorąc pod uwagę jej zanieczyszczenie zgorzeliną z w środku i sadzy z zewnątrz:

2. Równanie bilansu cieplnego

Zakładając, że straty ciepła na długości ekonomizera wynoszą 0, zapisujemy równanie bilansu ciepła:

Średnia temperatura wody:

W tej temperaturze określamy pojemność cieplną wody > Cp2 = 4,3 kJ/kg g

Określamy obciążenie cieplne wymiennika ciepła (dla nośnika ciepła, dla którego ustawione są dwie temperatury)

Przyjmujemy w przybliżeniu pojemność cieplną gazów spalinowych Ср1 i obliczamy temperaturę gazów na wylocie

Średnia temperatura spalin:

3. Wyznaczenie średniej różnicy temperatur

Różnica temperatur:

Uwaga: jeżeli tb tm 1,5 - wyznacza się średnią arytmetyczną różnicy temperatur.

4. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła od ściany do wody Parametry termofizyczne wody o temperaturze

następujące:

Liczba Reynoldsa dla wody:

Reżim przepływu jest burzliwy

Numer Nusselta:

Ponieważ temperatura ściany jest nieznana, w pierwszym przybliżeniu przyjmujemy

Współczynnik przenikania ciepła od ściany do wody

5. Obliczenie współczynnika przenikania ciepła przez konwekcję ze spalin do ściany

Cel

Zapoznanie z metodyką przeprowadzania eksperymentów w celu określenia stopnia zaczernienia powierzchni ciała.

Rozwój umiejętności przeprowadzania eksperymentów.

Ćwiczenie

Określ stopień emisyjności ε i emisyjność z powierzchni 2 różne materiały(malowana miedź i polerowana stal).

Wyznacz zależność zmiany stopnia emisyjności od temperatury powierzchni.

Porównaj ze sobą wartości emisyjności malowanej miedzi i polerowanej stali.

Wprowadzenie teoretyczne

Promieniowanie cieplne to proces przekazywania energii cieplnej za pomocą fal elektromagnetycznych. Ilość ciepła przekazywanego przez promieniowanie zależy od właściwości ciała promieniującego i jego temperatury i nie zależy od temperatury ciał otaczających.

W ogólnym przypadku strumień ciepła, który dostaje się do ciała, jest częściowo pochłaniany, częściowo odbijany i częściowo przechodzi przez ciało (ryc. 1.1).

Ryż. 1.1. Schemat dystrybucji energii promieniowania

(2)

gdzie - strumień ciepła padający na ciało,

- ilość ciepła pochłoniętego przez organizm,

- ilość ciepła odbitego od ciała,

- ilość ciepła przechodzącego przez ciało.

Dzielimy prawą i lewą część przez strumień ciepła:

Wielkie ilości
nazywane są odpowiednio: chłonną, odbijającą i przepuszczającą ciało.

Jeśli
, następnie
, tj. cały strumień ciepła padający na ciało jest pochłaniany. Takie ciało nazywa się absolutnie czarny .

Ciała, które mają
,
tych. cały strumień ciepła padający na ciało jest od niego odbijany, nazywa się biały . W tym przypadku, jeśli odbicie od powierzchni jest zgodne z prawami optyki ciała, nazywa się to lustrzane – jeśli odbicie jest rozproszone – absolutnie biały .

Ciała, które mają
,
tych. cały strumień ciepła padający na ciało przechodzi przez niego, nazywa się diatermiczny lub całkowicie przezroczysty .

Ciała absolutne nie istnieją w naturze, ale pojęcie takich ciał jest bardzo przydatne, zwłaszcza w przypadku ciała całkowicie czarnego, ponieważ prawa rządzące jego promieniowaniem są szczególnie proste, ponieważ żadne promieniowanie nie odbija się od jego powierzchni.

Ponadto koncepcja całkowicie czarnego ciała pozwala udowodnić, że w naturze nie ma takich ciał, które emitują więcej ciepła niż czarne.

Na przykład, zgodnie z prawem Kirchhoffa, stosunek emisyjności ciała i jego chłonność to samo dla wszystkich ciał i zależy tylko od temperatury, dla wszystkich ciał, w tym absolutnie czarnych, w danej temperaturze:

(3)

Ponieważ chłonna moc idealnego czarnego ciała
a oraz itp. jest zawsze mniejsza niż 1, to z prawa Kirchhoffa wynika, że ​​emisyjność graniczna ma całkowicie czarne ciało. Ponieważ w naturze nie ma absolutnie czarnych ciał, wprowadzono pojęcie szarego ciała, jego stopień czerni ε, który jest stosunkiem emisyjności szarego i całkowicie czarnego ciała:

Postępując zgodnie z prawem Kirchhoffa i biorąc to pod uwagę
można napisać
gdzie
tych . stopień zaczernienia charakteryzuje zarówno względną emisyjność, jak i chłonność ciała . Podstawowa zasada promieniowania, odzwierciedlająca zależność natężenia promieniowania
w odniesieniu do tego zakresu długości fal (promieniowanie monochromatyczne) jest prawo Plancka.

(4)

gdzie - długość fali, [m];

;

oraz są pierwszą i drugą stałą Plancka.

Na ryc. 1.2 równanie to jest przedstawione graficznie.

Ryż. 1.2. Graficzna reprezentacja prawa Plancka

Jak widać z wykresu, ciało doskonale czarne promieniuje w dowolnej temperaturze w szerokim zakresie długości fal. Wraz ze wzrostem temperatury maksymalne natężenie promieniowania przesuwa się w kierunku krótszych długości fal. Zjawisko to opisuje prawo wiedeńskie:

Gdzie
to długość fali odpowiadająca maksymalnemu natężeniu promieniowania.

Dla wartości
zamiast prawa Plancka można zastosować prawo Rayleigha-Jeansa, zwane również „prawem promieniowania długofalowego”:

(6)

Intensywność promieniowania, odniesiona do całego zakresu długości fal od
zanim
(promieniowanie całkowe) można wyznaczyć z prawa Plancka całkując:

gdzie jest emisyjność ciała doskonale czarnego. Wyrażenie to nazywa się prawem Stefana-Boltzmanna, które zostało ustanowione przez Boltzmanna. Dla szarych ciał prawo Stefana-Boltzmanna jest zapisane jako:

(8)

to emisyjność szarego ciała. Wymiana ciepła przez promieniowanie między dwiema powierzchniami jest określana na podstawie prawa Stefana-Boltzmanna i ma postać:

(9)

Jeśli
, wtedy zredukowana emisyjność staje się równa emisyjności powierzchni , tj.
. Ta okoliczność jest podstawą metody określania emisyjności i emisyjności ciał szarych o niewielkich rozmiarach w porównaniu z ciałami wymieniającymi między sobą energię promieniowania.

(10)

(11)

Jak widać ze wzoru, definicja emisyjności i emisyjności Z szare ciało musi znać temperaturę powierzchni ciało testowe, temperatura środowisko i strumień ciepła promieniowania z powierzchni ciała;
. Temperatury oraz można zmierzyć znanymi metodami. A strumień promieniowania cieplnego jest określany na podstawie następujących rozważań.

Rozprzestrzenianie się ciepła z powierzchni ciał do otaczającej przestrzeni następuje poprzez promieniowanie i wymianę ciepła z konwekcją swobodną. Pełny przepływ od powierzchni ciała będzie zatem równa:

, gdzie
;

- konwekcyjny składnik przepływu ciepła, który można określić za pomocą prawa Newtona-Richmanna:

(12)

Z drugiej strony współczynnik przenikania ciepła można określić na podstawie wyrażenia:

(13)

determinującą temperaturą w tych wyrażeniach jest temperatura warstwy przyściennej:

Ryż. 2 Schemat układu doświadczalnego

Legenda:

B - przełącznik;

P1, P2 - regulatory napięcia;

PW1, PW2 - mierniki mocy (watomierze);

NE1, NE2 - elementy grzejne;

IT1, IT2 - mierniki temperatury;

T1, T2 itd. - termopary.

Promieniowanie ciała stałe jest powierzchnią, a promieniowanie gazów jest wolumetryczne.

Przenikanie ciepła przez promieniowanie między dwiema płaskimi równoległymi szarymi powierzchniami ciał stałych o temperaturach T 0 1 abs i T 0 2 abs (T 1 > T 2) oblicza się ze wzoru

C CR - zmniejszona emisyjność;

C 1 - emisyjność powierzchni pierwszego ciała;

C 2 - emisyjność powierzchni drugiego ciała;

Przy s = 4,9 kcal / m 2 godz. st. 1 - emisyjność ciała doskonale czarnego.

W praktycznych obliczeniach wygodniej jest zastosować tzw. emisyjność

=.

Zmniejszona emisyjność

W przypadku, gdy pierwszy korpus o powierzchni F 1 ze wszystkich

boki otoczone powierzchnią F 2 drugiego korpusu, ilość przekazywanego ciepła jest określona wzorem

Zmniejszoną emisyjność i zmniejszoną emisyjność określają wzory

W przypadku, gdy F 2 > F 1, tj.

C pr \u003d C 1 i pr = 1 .

W celu zmniejszenia strat ciepła na skutek promieniowania stosuje się tzw. ekrany. Ekran to cienkościenny arkusz, który zakrywa powierzchnię promieniującą i znajduje się w niewielkiej odległości od tej ostatniej. W pierwszym przybliżeniu konwekcyjne przenoszenie ciepła przez warstwa powietrza między ekranem a powierzchnią promieniującą nie jest brane pod uwagę. Również opór cieplny samej ściany ekranu jest zawsze zaniedbywany, tj. Temperatury na jego powierzchniach są uważane za takie same.

W przypadku płaskich ekranów równoległych z wymianą stosuje się wzór na wymianę ciepła przez promieniowanie pr tak zwana emisyjność ekwiwalentna

gdzie 12 ,23 itd. - określone wzorem na pr, zmniejszony stopień emisyjności podczas wymiany ciepła przez promieniowanie między 1. a 2. powierzchnią, między 2. a 3. powierzchnią itp.

W przypadku ekranowania korpusów cylindrycznych (rur) emisyjność równoważna

Ilość przekazywanego ciepła Q oblicza się według wzoru

Emisja gazu

Gazy promieniujące to gazy trójatomowe i wieloatomowe. Największym praktycznym zainteresowaniem jest promieniowanie

CO2 i H2O.

Emisja gazów jest selektywna i zależy od wielkości i kształtu objętości gazu.

Ilość ciepła przekazywanego przez promieniowanie z objętości gazu, którego składnikami są CO 2 i H 2 O, do otaczającej powłoki, która ma właściwości szarego ciała, jest określona wzorem

gdzie T gaz jest temperaturą bezwzględną objętości gazu promieniującego;

Artykuł T - bezwzględna temperatura otaczającej powłoki;

= 0,5 (+ 1) - efektywny stopień emisyjności powłoki (at od 0,8 do 1,0);

=
+
- stopień zaczernienia gazu, określony wykresami z ryc. 85 i 86 dla średniej temperatury gazu;

- stopień zaczernienia gazu, określony tymi samymi wykresami, ale temperaturą st powłoki;

β-poprawka dla ciśnienia cząstkowego pary wodnej, wyznaczona z wykresu na ryc. 87.

Stopień czerni dwutlenku węgla
i para wodna
zależy od temperatury objętości gazu i efektywnej grubości warstwy promieniującej ps, gdzie p ata to ciśnienie cząstkowe elementu promieniującego, a sm to zmniejszona długość wiązki.

Zredukowaną długość belki można w przybliżeniu określić wzorem

gdzie Vm 3 - objętość wypełniona promieniującym gazem (objętość promieniująca);

Fm 2 - powierzchnia powłoki.

W indywidualnych przypadkach specjalnych zmniejszoną długość belki określa się za pomocą następujących wzorów:

dla objętości gazu w przestrzeni pierścieniowej (s 1 - podziałka wzdłużna, czyli odległość między osiami rur w rzędzie; s 2 - podziałka poprzeczna, czyli podziałka między rzędami; d - średnica rury)

dla płasko-równoległej warstwy gazu o nieskończonej długości i grubości

s= 1,8 ;

dla średnicy cylindra d

Czasami wprowadza się pojęcie współczynnika przenikania ciepła przez promieniowanie α l kcal / m 2 godz. deg. Współczynnik ten jest określony wzorem

Przykład. Określ ilość ciepła przekazywanego przez promieniowanie z rozżarzonej płyty stalowej, której temperatura powierzchni wynosi t 1 = 1027 ° C, do innej podobnej płyty, której temperatura powierzchni wynosi t 2 = 27 ° C, umieszczonej równolegle do pierwszej .

Rozwiązanie Z Załącznika 20 znajdujemy stopień czerni blachy stalowej (utlenionej):
. Definiujemy zredukowane

emisyjność według wzoru

Ilość przekazywanego ciepła

Przykład. W pomieszczeniu układany jest stalowy rurociąg parowy o średnicy 300 mm, którego temperatura zewnętrznej ściany t 1 \u003d 300 ° C. W celu zmniejszenia strat ciepła rurociąg parowy zamknięty jest podwójną cylindryczną osłoną (sitem). Pierwsza obudowa o średnicy 320 mm wykonana jest z cienkich blach stalowych ( = 0,82), druga obudowa o średnicy 340 mm wykonana jest z cienkich blach aluminiowych ( = 0,055). Określ straty ciepła na 1 bieg. m nieosłoniętego i osłoniętego rurociągu parowego oraz temperaturę obudowy aluminiowej. Zignoruj ​​konwekcyjne przenoszenie ciepła. Temperatura pokojowa wynosi 25°C.

Rozwiązanie Określmy straty ciepła przez nieosłonięty rurociąg parowy, zakładając, że powierzchnia rurociągu parowego F 1 jest wielokrotnie mniejsza niż powierzchnia ścian pomieszczenia F 4 . Na F 1<

pr = 1 = 0.80

(dla stali oksydowanej).

Zgodnie ze wzorem

Teraz określmy straty ciepła w obecności ekranów. Wyznaczamy zredukowane współczynniki emisyjności:

Równoważna emisyjność

Ilość ciepła przekazywanego przez promieniowanie

Tym samym w wyniku zamontowania ekranów straty ciepła zmniejszyły się w

Aby określić temperaturę blachy aluminiowej, wykonujemy równanie

Rozwiązując to równanie, znajdujemy

Przykład. Do pomiaru temperatury strumienia gorącego powietrza przepływającego przez kanał zastosowano termoparę. Promieniowa wymiana ciepła zachodzi między złączem termopary a ściankami kanału (rys. 88), co zniekształca odczyty termopary. Aby zmniejszyć błąd pomiaru temperatury, termopara jest zamykana rurką ekranu 1. Znajdź rzeczywistą temperaturę przepływu powietrza, jeśli termopara pokazuje temperaturę t = 200 ° C. Temperatura wewnętrznej ścianki kanału t st = 100 ° C. Emisyjność ekranu i złącza termopary jest taka sama i równa 0,8. Współczynnik przenikania ciepła z powietrza do złącza termopary α= 40 kcal/m 2h deg oraz do powierzchni ekranu α= 10 kcal/m 2h deg.

Rozwiązanie Oznacz prawdziwe

(pożądana) temperatura powietrza t in.

Temperatura określona przez

termopara, czy temperatura?

jej skrzyżowanie t.

Skomponujmy równanie bilansu cieplnego dla złącza termopary. Ilość ciepła odbieranego przez złącze w wyniku konwekcji wynosi

oraz ilość ciepła wydzielanego przez promieniowanie ze złącza powierzchniowego F do powierzchni F e otaczającej złącze termopary rury ekranu,

gdzie T e jest bezwzględną temperaturą wewnętrznej powierzchni rury ekranu.

Biorąc pod uwagę, że F e >> F, otrzymujemy
.

W trybie stacjonarnym bilans cieplny złącza termopary będzie wyrażony równaniem

Obliczmy teraz bilans cieplny rury ekranu, pomijając opór cieplny samej rury. Zysk ciepła przez konwekcję

Ciepło doprowadzone przez promieniowanie złącza termopary jest oczywiście równe ciepłu

co z kolei jest równe

Zużycie ciepła na skutek promieniowania zewnętrznej powierzchni rury ekranu na otaczające ściany kanału

a ponieważ w ta sprawa F st >> F e, to
. Zatem bilans cieplny kineskopu jest wyrażony równaniem

Zwykle w tym równaniu pomija się pierwszy wyraz po lewej stronie.

części (z mocy F e >> F). Następnie

Łączne rozwiązanie równań pozwala nam określić pożądane

Temperatura t w

Otrzymane równania rozwiązujemy graficznie, obliczając z nich

Temperatura t w zależności od t e. Punkt przecięcia odpowiednich krzywych (ryc. 89) określa temperaturę t w:

Błąd w określeniu temperatury za pomocą termopary

Przykład. Określ ilość ciepła przekazywanego przez promieniowanie do rur stalowych znajdujących się w czopuchu kotła parowego wodnorurowego. Ciśnienia cząstkowe dwutlenku węgla w parze wodnej w spalinach wynoszą odpowiednio p CO 2 = 0,15 atm i p H 2 O = 0,075 atm. Średnica zewnętrzna rury d = 51 mm; ich podziałki wzdłużne 1 = 90 mm i poprzeczne 2 = 70 mm. Temperatura gazu

n
na wlocie do kanału gazowego t / \u003d 1000 0 C i na wylocie kanału gazowego t // \u003d 800 0 C. Temperatura zewnętrzna

powierzchnia rury jest stała

i równy t st \u003d 230 0 C.

Decyzja Wstępne

określić średnią temperaturę

przepływ gazu, który akceptujemy

równa temperaturze projektowej t gazu.

Odpowiednie efektywne grubości warstw

Zgodnie z wykresami na ryc. 85 i 86 znajdujemy

Korekta β dla ciśnienia cząstkowego pary wodnej (zgodnie z ryc. 87) β \u003d 1,06.

Zgodnie ze wzorem

Współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie

Przykład. Mieszanina gazów porusza się w cylindrycznej stalowej rurze o średnicy wewnętrznej d = 0,25 m. Średnia temperatura gazu t gazu = 1100 0 C. Ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla

= 0,45 ata. Temperatura ściany t st \u003d 300 0 C. Określ ilość ciepła przenoszonego przez promieniowanie na 1 metr bieżący. m rury.

ROZWIĄZANIE: Zredukowana długość belki

S=0,9d=0,9 0,25=0,225 m.

Efektywna grubość warstwy promieniującej

s
\u003d 0,225 0,45 \u003d 0,101 m at.

Według ryc. 85 wyznaczona w t= 1100°C
\u003d 0,10: w t \u003d 300 0 С
= 0,095. Ponieważ w mieszaninie nie ma pary wodnej, gaz = 0,10 i
= 0,095.

Zgodnie ze wzorem

Dla 1 linii m

Zadania

453. Określ ilość ciepła wypromieniowanego przez stalową płytę w temperaturze t 1 \u003d 600 0 C na mosiężnej blasze o tym samym rozmiarze w temperaturze t 2 \u003d 27 0 C, umieszczonej równolegle do płyty. Określ także współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie.

Odpowiedź: q 12 \u003d 5840 kcal / m 2 godz.; α l \u003d 10,2 kcal / m 2 godz.

454. Promieniowa wymiana ciepła odbywa się między dwiema równoległymi płaszczyznami. Powierzchnia o temperaturze t 1 =

600°C i czerń \u003d 0,64, promieniuje ciepło w ilości

q 12 \u003d 1000 kcal / m 2 godziny. Określ temperaturę szorstkiej powierzchni aluminiowej odbierającej ciepło ( = 0,055).

Odpowiedź: t 2 \u003d 390 0 C.

455. Określ ilość ciepła q 12 kcal / m 2 godz., wypromieniowanego przez powierzchnię płaskiej ściany do innej równoległej płaskiej ściany. Temperatury ścian są odpowiednio równe t 1 \u003d 227 ° C i t 2 \u003d 27 0 C. Określa się cztery opcje:

a) C 1 \u003d C 2 \u003d C s \u003d 4,9 kcal / m 2 godz. stopień 4 (całkowicie czarne powierzchnie);

b) C 1 \u003d C 2 \u003d 4,3 kcal / m 2 godz. stopnie 4 (matowe powierzchnie stalowe);

c) C 1 \u003d 4,3 kcal / m 2 godz. stopnie 4 (matowa powierzchnia stalowa),

C 2 \u003d 0,3 kcal / m 2 godz. stopnie 4 (blacha);

d) C 1 \u003d C 2 \u003d 0,3 kcal / m 2 godz. stopnie 4 (blacha).

Odpowiedź: a) q 12 \u003d 2660 kcal / m 2 godziny; 6) q 12 \u003d 2080 kcal / m 2 godziny;

c) q 12 \u003d 160 kcal / m 2 godziny; d) q 12 \u003d 84 kcal / m 2 godziny.

456. Rura stalowa o średnicy d = 200 mm i długości 1 = 5 m znajduje się w pomieszczeniu murowanym, którego szerokość wynosi a = 8 m, a wysokość h = 5 m. Określ straty ciepła dla rury przez promieniowanie, jeśli temperatura powierzchni rury t 1 = 327 ° C, a temperatura powierzchni ścian pomieszczenia t 2 = 27 ° C.

Odpowiedź: Q 12 \u003d 14950 kcal / godzinę.

457. Rozwiąż poprzedni problem pod warunkiem, że a) Stalowa rura znajduje się w korytarzu murowanym o przekroju 2 x 1 mi b) rura stalowa jest umieszczona w korycie murowanym o przekroju 350 x 350 mm. Temperatura ściany w obu przypadkach wynosi t 2 = 27 ° C. Porównaj wyniki z odpowiedzią na poprzedni problem.

Odpowiedź: a) Q 12 \u003d 14900 kcal / godzinę; b) Q 12 \u003d 14500 kcal / godzinę.

458. Określ straty ciepła spowodowane promieniowaniem w jednej linii. m stalowego rurociągu parowego. Zewnętrzna średnica rurociągu parowego wynosi d \u003d 0,2 m, jego temperatura powierzchni t 1 \u003d 310 0 C, a temperatura

powietrze otoczenia t 2 \u003d 50 0 C. Porównaj wyniki rozwiązania z odpowiedzią na problem 442.

Odpowiedź: q \u003d 2575 kcal / bieganie. m godzina; strata ciepła spowodowana promieniowaniem jest 2,36 razy większa niż strata ciepła spowodowana konwekcyjnym przenoszeniem ciepła.

459. Żeliwo drzwi pieca wielkość kotła parowego 500 x 400 mm ma temperaturę t 1 = 540 ° C ( = 0,64). Określ ilość wypromieniowanego ciepła, jeśli temperatura w kotłowni t 2 \u003d 35 ° C Określ także współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie.

Odpowiedź: Q \u003d 2680 kcal / godzinę; α l \u003d 2b,5 kcal / m 2 godz.

460. Określ przenoszenie ciepła przez promieniowanie między równoległymi powierzchniami matowej stali (patrz problem 455 6), jeśli ekran jest umieszczony między nimi w postaci cienkiej blachy stalowej o tej samej emisyjności.

Odpowiedź: q 12 \u003d 1040 kcal / m 2 godziny.

461. Rozwiąż problem 460 pod warunkiem, że ekran zostanie umieszczony pomiędzy powierzchniami stalowymi, składający się z czterech cienkich blach stalowych o tej samej emisyjności.

Odpowiedź: q 12 \u003d 416 kcal / m 2 godziny.

462. Rozwiąż problem 455 6 pod warunkiem, że ekran z blachy ocynowanej zostanie umieszczony pomiędzy powierzchniami stalowymi. Porównaj wynik rozwiązania z odpowiedzią na problem 455 6.

Odpowiedź: q 12 \u003d 81 kcal / m 2 godziny, tj. ilość przenoszonego ciepła zmniejsza się około 25 razy.

463. Rozwiąż problem 455 6 pod warunkiem, że ekran składający się z dwóch arkuszy blachy ocynowanej zostanie umieszczony pomiędzy powierzchniami stalowymi.

Odpowiedź: q 12 \u003d 41,5 kcal / m 2 godziny.

464. Piec kotła parowego jest wypełniony ognistym pochodnią o warunkowej temperaturze t 1 = 1000 0 C i warunkowym stopniu czerni = 0,3. Określ ilość ciepła wypromieniowanego przez otwór do wypalania pieca, zamknięty żeliwnymi drzwiami ( \u003d 0,78), a także temperatura samych drzwi, jeśli temperatura w kotłowni t 2 \u003d 30 0 С (żeliwne drzwi można uznać za płaski ekran między pochodnią a otoczeniem). Przyjmuje się, że stopień emisyjności środowiska jest równy 1,0.

Odpowiedź: q \u003d 25530 kcal / m 2 godziny, t dv \u003d b5b ° C.

465. Rozwiąż poprzedni problem pod warunkiem, że drzwi żeliwne są wyposażone w reflektor żeliwny umieszczony z boku pieca (taki reflektor można uznać za ekran).

Odpowiedź: q \u003d 19890 kcal / m 2 godziny, t dv \u003d 580 ° C.

466. Rozwiąż przykład ze strony 225 pod warunkiem, że złącze termopary nie jest chronione rurką ekranu.

Odpowiedź: t w \u003d 230 0 C; błąd w określeniu temperatury wynosi 13%.

467. Rozwiąż problem 458 pod warunkiem, że rurociąg parowy jest otoczony ekranem z blachy stalowej ( = 0,82). Średnica sita d e = 0,3 m. Pomiędzy przewodem pary a stalowym sitem znajduje się powietrze. Przy określaniu strat ciepła na skutek promieniowania nie uwzględnia się konwekcyjnej wymiany ciepła między ekranem a powietrzem. Określ również temperaturę ekranu. Porównaj wyniki z odpowiedzią na problem 458. Odpowiedź: q \u003d 1458 kcal / rm. m godzina; t e \u003d 199 ° C.

468. Rozwiąż poprzednie zadanie, biorąc pod uwagę konwekcyjną wymianę ciepła pomiędzy ekranem a powietrzem, zakładając współczynnik przenikania ciepła równy α e = 20 kcal/m 2 godz. deg. Porównaj wynik z odpowiedzią na problemy 458 i 467.

Odpowiedź: q \u003d 1890 kcal / bieganie. m godzina; t e \u003d 126 ° C.

Wskazanie Przy rozwiązywaniu problemu 468 konieczne jest komponowanie

równanie bilansu ciepła.

469. Rurociąg parowy o średnicy d \u003d 0,2 m (wskazany w zadaniu 458) pokryty jest izolacją termiczną składającą się z 5 ekranów z folii aluminiowej ( = 0,055). Odległość między warstwami folii wynosi = 5 mm. Określ, ile razy strata ciepła przez promieniowanie z izolowanego rurociągu parowego jest mniejsza niż strata ciepła z nieizolowanego rurociągu parowego. Odpowiedź: 127 razy mniej.

470. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie ze spalin do ścian rur ciepłej wody kotła parowego. Średnica zewnętrzna rur d= 44,5 mm, podział wzdłużny rur w rzędzie

s 1 = 135 mm, a podziałka poprzeczna s 2 = 90 mm. Temperatura gazów na wlocie do spalin t /= 900 0 C, a na wylocie t // = 700 ° C. Temperatura powierzchni ścianek rur t st = 300 ° C. Ciśnienia cząstkowe gazów trójatomowych są:
= 0,18 ata i
= 0,08 ata.

Odpowiedź: α l 12,8 kcal/m 2 godz.

471. Rozwiąż poprzedni problem, pod warunkiem, że kroki rur zostaną zredukowane do s 1 = 81 mm i s 2 = 65 mm, a pozostałe dane początkowe pozostaną niezmienione. Odpowiedź: α l \u003d 8 kcal / m 2 godziny deg.

472. W wąskim kanale o przekroju 820 x 20 mm porusza się mieszanina gazów o następującym składzie (objętościowo): N 2 = 73%; O2 = 2%; CO2 \u003d 15%; H2O \u003d 10%. Średnia temperatura mieszaniny gazów t gaz = 900 ° C, ciśnienie mieszaniny p = 1 atm. Ściany kanału wykonane są z blachy stalowej. Temperatura na powierzchni ścian kanału t st \u003d 100 ° C. Określ ilość ciepła przenoszonego z gazów do ścian kanału przez promieniowanie. Odpowiedź: q \u003d 4000 kcal / m 2 godziny.

Badanie promieniowania cieplnego. określenie emisyjności żarówek wolframowych

3.1 Promieniowanie cieplne i jego charakterystyka

Ciała ogrzane do wystarczającej ilości wysokie temperatury, zdolny do emitowania fale elektromagnetyczne. Blask ciał związany z ogrzewaniem nazywa się promieniowaniem cieplnym. To promieniowanie jest najczęstsze w przyrodzie. Promieniowanie cieplne może być w równowadze, tj. może znajdować się w stanie równowagi termodynamicznej z materią w układzie zamkniętym (izolowanym termicznie). Ilościową charakterystyką widmową promieniowania cieplnego jest gęstość widmowa jasności energii (emisyjność):

gdzie jest widmowa gęstość jasności energii; - energia promieniowanie elektromagnetyczne emitowane w jednostce czasu na jednostkę powierzchni ciała w zakresie długości fal od do ;

Charakterystyka pełna moc promieniowanie cieplne na jednostkę powierzchni ciała w całym zakresie długości fal od do to jasność energii (zintegrowana jasność energii):

3.2. wzór deski i prawa Promieniowanie cieplne ciała doskonale czarnego

Prawo Stefana-Boltzmanna

W 1900 roku Planck wysunął hipotezę, zgodnie z którą oscylatory atomowe emitują energię nie w sposób ciągły, ale w porcjach-kwantach. Zgodnie z hipotezą Plancka gęstość widmową jasności energii określa wzór:

. (3)

Ze wzoru Plancka można uzyskać wyrażenie na jasność energii. Zastąpmy wartość gęstości widmowej jasności energetycznej ciała ze wzoru (3) do wyrażenia (2):

(4)

Aby obliczyć całkę (4), wprowadzamy nową zmienną . Stąd ; . Formuła (4) w tym przypadku jest przekształcana do postaci:

Jak , wtedy wyrażenie (5) na jasność energii będzie miało następny widok:

. (6)

Zależność (6) to prawo Stefana-Boltzmanna, gdzie stała Stefana-Boltzmanna W / (m 2 K 4).

To implikuje definicję prawa Stefana-Boltzmanna:

Jasność energetyczna ciała doskonale czarnego jest wprost proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury bezwzględnej.

W teorii promieniowania cieplnego, obok modelu ciała doskonale czarnego, często używane jest pojęcie ciała szarego. Ciało nazywa się szarym, jeśli jego współczynnik pochłaniania jest taki sam dla wszystkich długości fal i zależy tylko od temperatury i warunków powierzchniowych. Dla szarego ciała prawo Stefana-Boltzmanna ma postać:

gdzie jest emisyjność emitera ciepła (współczynnik czerni).

Pierwsze prawo wina (prawo wypierania wina)

Zbadajmy relację (3) dla ekstremum. W tym celu wyznaczamy pierwszą pochodną gęstości widmowej względem długości fali i przyrównujemy ją do zera.

. (8)

Wprowadźmy zmienną. Wtedy z równania (8) otrzymujemy:

. (9)

Równanie przestępne (9) jest na ogół rozwiązywane metodą kolejnych przybliżeń. Ponieważ dla temperatur rzeczywistych można znaleźć prostsze rozwiązanie równania (9). Istotnie, pod tym warunkiem relacja (9) jest uproszczona i przyjmuje postać:

który ma rozwiązanie dla . Stąd

Dokładniejsze rozwiązanie równania (9) metodą kolejnych przybliżeń prowadzi do następującej zależności:

, (10)

gdzie mk.

Definicja pierwszego prawa Wiena (prawa przesunięcia Wiena) wynika z zależności (10).

Długość fali odpowiadająca maksymalnej gęstości widmowej jasności energii jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury ciała.

Wielkość ta nazywana jest stałą prawa przesunięcia Wiena.

drugie prawo winy

Wstawmy wartość z równania (10) do wyrażenia na gęstość widmową jasności energii (3). Wtedy otrzymujemy maksymalną gęstość widmową:

, (11)

gdzie W / m2 K 5.

Związek (11) implikuje definicję drugiego prawa Wiena.

Maksymalna gęstość widmowa jasności energii ciała doskonale czarnego jest wprost proporcjonalna do piątej potęgi temperatury bezwzględnej.

Wielkość nazywana jest stałą drugiego prawa Wiena.

Na rysunku 1 przedstawiono zależność gęstości widmowej jasności energii od długości fali dla określonego ciała przy dwójce różne temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury pole pod krzywymi gęstości widmowej powinno wzrastać proporcjonalnie do czwartej potęgi temperatury zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna, długość fali odpowiadająca maksymalnej gęstości widmowej powinna maleć odwrotnie z temperaturą zgodnie z prawem przesunięcia Wiena, a maksymalna wartość gęstości widmowej powinna wzrastać wprost proporcjonalnie do piątej potęgi temperatury bezwzględnej zgodnie z drugim prawem Wiena.

Obrazek 1

4. INSTRUMENTY I AKCESORIA. OPIS INSTALACJI

W tej pracy jako korpus promieniujący zastosowano żarnik lamp elektrycznych o różnej mocy (25, 60, 75 i 100 W). Aby określić temperaturę żarnika żarówek, przyjmuje się charakterystykę prądowo-napięciową, za pomocą której określa się wartość oporu statycznego () żarnika i oblicza jego temperaturę. Rysunek 2 przedstawia typową charakterystykę prądowo-napięciową żarówki. Można zauważyć, że przy niskich wartościach prądu prąd zależy liniowo od przyłożonego napięcia, a odpowiednia linia prosta przechodzi przez początek. Przy dalszym wzroście prądu żarnik nagrzewa się, rezystancja lampy wzrasta, następuje odchylenie charakterystyki prądowo-napięciowej od zależność liniowa przechodząc przez początek współrzędnych. Aby utrzymać prąd o większej rezystancji, wymagane jest większe napięcie. Rezystancja różnicowa lampy maleje monotonicznie, a następnie przyjmuje prawie stałą wartość, a charakterystyka prądowo-napięciowa jako całość jest nieliniowa. Zakładając, że moc pobierana przez lampę elektryczną jest usuwana przez promieniowanie, można wyznaczyć emisyjność żarnika lampy lub oszacować stałą Stefana-Boltzmanna ze wzoru:

, (12)

gdzie jest obszar żarnika lampy; - stopień czerni; jest stałą Stefana-Boltzmanna.

Ze wzoru (12) można wyznaczyć emisyjność żarnika lampy elektrycznej.

. (13)

Rysunek 2

Rysunek 3 pokazuje Schemat obwodu instalacje do pobierania charakterystyk prądowo-napięciowych lampy, określania rezystancji żarnika, jego temperatury i badania praw promieniowania cieplnego. Klucze K 1 i K 2 są przeznaczone do podłączenia elektrycznych przyrządów pomiarowych z niezbędnymi limitami do pomiaru prądu i napięcia.

Zmienna rezystancja jest podłączona do obwodu prąd przemienny z napięciem sieciowym 220V zgodnie z obwodem potencjometrycznym, który zapewnia płynną zmianę napięcia od 0 do 220V.

Wyznaczenie temperatury żarnika opiera się na znanej zależności odporności metali od temperatury:

gdzie jest rezystancja żarnika przy 0 0 С; - współczynnik temperaturowy rezystancji wolframu, 1/deg.

Rysunek 3

Napiszmy wyrażenie (14) na temperaturę pokojową.

. (15)

Dzieląc termin przez wyrażenie (14) przez (15), otrzymujemy:

Stąd określamy temperaturę żarnika:

. (17)

Zatem znając rezystancję statyczną żarnika przy braku prądu w temperatura pokojowa a rezystancję żarnika, gdy płynie prąd, można określić temperaturę żarnika. Podczas wykonywania pracy rezystancję w temperaturze pokojowej mierzy się cyfrowym elektrycznym urządzeniem pomiarowym (tester), a rezystancję statyczną żarnika oblicza się zgodnie z prawem Ohma

6. KOLEJNOŚĆ WYKONYWANIA PRACY

1. Wyjąć żarówkę z oprawki i za pomocą cyfrowego elektrycznego przyrządu pomiarowego określić rezystancję żarnika badanej lampy elektrycznej w temperaturze pokojowej. Zapisz wyniki pomiarów w tabeli 1.

2. Wkręć lampę do wkładu, weź charakterystykę prądowo-napięciową lampy (zależność prądu od napięcia). Zmierzyć natężenie prądu co 5 mA po krótkiej ekspozycji przez 2-5 minut Wyniki pomiarów zanotować w Tabeli 1.

3. Oblicz rezystancję i temperaturę gwintu w 0 C i K korzystając ze wzorów (18) i (17).

4. Oblicz emisyjność żarnika ze wzoru (13). Zapisz wyniki obliczeń w tabeli 1.

Dane eksperymentalne do obliczenia emisyjności

Tabela 1

5. Korzystając z danych w tabeli 1 zbuduj charakterystykę prądowo-napięciową lampy, zależności rezystancji i emisyjności od temperatury i mocy.