Визначення на основі методу Нусельта теплового потоку від поверхні обертання

Куценко Леонід Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1554-8848

Калиновський Андрій Якович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1021-5799

Сухарькова Олена Іванівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1033-4728

Бордюженко Світлана Ярославівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-6426-3473

Журавський Максим Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-8356-8600

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-25

Ключові слова: променева теплопередача, поверхня обертання, форма факелу полум’я, метод Нусельта, радіально-паралельна проекція

Анотація

Розглянуто наближений спосіб чисельного визначення теплового потоку, який випро-мінюється поверхнею обертання, і який досягає фігури заданої форми на координатній площині. В основу способу покладено графоаналітичний прийом наближеної оцінки тепло-вого потоку (метод Нусельта або метод сфери одиничного радіуса). Графоаналітичні дії полягають у описі та побудові радіально-паралельної проекції джерела випромінювання, направленої на фігуру приймача тепла. В результаті одержимо проекцію джерела випромі-нювання, площу якої слід зіставити з площею круга одиничного радіусу, який її огортає. Чисельне значення відношення вказаних площ і визначатиме міру тепла, яке досягне певної точки фігури приймача тепла (локальний кутовий коефіцієнт випромінювання). Для реалі-зації на практиці метода Нусельта необхідно поширити схему опису шляхом усунення з алгоритму поняття відстані до поверхні обертання. Це поняття слід замінити побудовою радіально-паралельної проекції джерела випромінювання. Для цього необхідно долучити аналітичні співвідношення, які пов’язують описи поверхні джерела випромінювання з опи-сами її радіально-паралельної проекції. В роботі знайдено опис радіально-паралельної про-екції співвісних кіл, розташованих на площинах рівня поверхні обертання, опис радіально-паралельної проекції осевого вертикального перетину поверхні обертання, а також форму-ли обчислення інтегральних кутових коефіцієнтів випромінювання для розглянутого випад-ку поверхні. Одержані результати можуть бути використані на практиці у вигляді системи моделювання і прогнозування аварійних ситуацій, які виникають на газопроводах для оці-нити теплових потоків від віртуального факелу полум’я до поверхонь будівель і споруд.

Посилання

1. Makarov A. N. Theory of radiative heat exchange in furnaces, fire boxes, combustion chambers is replenished by four new laws. Science Discovery. 2014. Vol. 2(2). P. 34–42. doi: 10.11648/j.sd.20140202.12
2. Makarov A. N. Calculations of heat transfer in torch furnaces under the laws of radiation from gas volumes. Journal of applied physics & nanotechnology. 2019. Vol.2(1). P. 1–10. doi: 10.4236/wjet.2016.43049
3. Makarov A. N. Modeling of a torch and calculations of heat transfer in furnaces, fire boxes, combustion chambers. Part I. Calculations of radiation from solids and gas volumes by the laws of radiation from solid bodies. International Journal of Advanced Engineering Research and Science. 2016. Vol. 3(12). P. 44–48. doi: 10.22161/ijaers/3.12.9
4. Makarov A. N. Modeling of a torch and calculations of heat transfer in furnaces, fire boxes, combustion chambers. Part II. Calculations of radiation from gas volumes by the laws of radiation from cylinder gas volumes. International Journal of Advanced Engineering Research and Science. 2016. Vol. 3(12). P. 49–54. doi: 10.22161/ijaers/3.12.10
5. Makarov A. N. Regularities of heat transfer in the gas layers of a steam boiler furnace flame. Part II. Gas layer radiation laws and the procedure for calculating heat transfer in furnaces, fire boxes, and combustion chambers developed on the basis of these laws, thermal engineering. Thermal Engineering. 2014. Vol. 61(10). Р. 717–723.
6. Makarov A. N. Determination of angular coefficients of thermal radiation of a torch on a heating surface, arranged parallel to the axis of the torch. JP Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. Vol. 21(2). P. 251–262. doi: 10.17654/HM021020251
7. Skovorodkin A. I. Calculating angular radiation coefficients by the method of flow algebra. Journal of engineering physics. 1976. Vol. 30. Р.722–724.
8. Diaconu B., Cruceru M., Paliţă V., Racoceanu C. Radiative heat transfer equation in systems of grey-diffuse surfaces separated by non-participating media. 50 years University of Mining and Geology «St. Ivan Rilski». Part ІІ. Mining and Mineral Processing. 2003. Vol. 46. P. 243–246.
9. Dulskiy E., Ivanov P., Khudonogov A., Kruchek V., Khamnaeva A. Method of infrared reflectors choice for electrotechnical polymeric insulation energy-efficient drying. International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies. 2019. Р. 515–529.
10. Kabakov Z., Gabelaya D. Calculation of the angular coefficient of thermal radiation from the surface of continuous casting billet onto the support rollers with the screening effect of adjacent rollers. International Journal Of Applied And Fundamental Research. 2013. № 2. URL: http://www.science-sd.com/455-24249
11. González M. M., Hinojosa J. F., Estrada C. A. Numerical study of heat transfer by natural convection and surface thermal radiation in an open cavity receiver. Solar Energy. April 2012. Vol. 86(4). P. 1118–1128.
12. Попов В. М. Метод оцінки теплового потоку, що випромінюється поверхнею обертання як факелом полум’я. Автореф. дис. к.т.н. спец. 05.01.01, 2002, URL: https://revolution.allbest.ru/programming/00429032_0.html
13. Попов В. М., Куценко Л. М., Семенова-Куліш В. В. Метод оцінки теплового потоку, що випромінюється еліпсоїдом як факелом полум’я. Харків: ХІПБ МВС України, 2000. 144 с.
14. Блох А. Г., Журавлев Ю. А., Рыжков Л. Н. Теплообмен излучением. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 432 c.