Другие предметы \ Теоретические основы теплотехники

Теория теплообмена. Теплопроводность. Основные положения теории теплопроводности. Теплопроводность при стационарном режиме. Теплопроводность при нестационарном режиме. Теплообмен при фазовых превращениях, страница 60

Полное излучение с единицы поверхности газового слоя при заданной температуре и давлении:

где e – степень черноты газового слоя, определяемая выражением:

; .

Поскольку газы излучают только в отдельных полосах спектра, то средняя по спектру величина степени черноты газа e (в отличие от спектральной степени черноты e_n) даже для очень толстых слоев газа всегда заметно меньше единицы. Например, при ширине слоя 1 м водяной пар и углекислый газ при атмосферном давлении и температуре 1000 °C имеют степень черноты 0,6 и 0,2 соответственно.

Излучательная способность водяного пара и углекислого газа по опытным данным может быть определена:

;

где p – парциальное давление;

l – толщина слоя газа;

T – абсолютная температура среды.

Для практических расчетов представляет интерес степень черноты газового объема e.

Если газ состоит из H2O и CO2, то в зависимости от температуры T и толщины газового слоя (давления газа, умноженного на длину пути луча), причем:

где V – объем газа;

F – поверхность его оболочки,

по номограммам определяются степени черноты соответственно: и . Причем, влияние давления на больше, поэтому номограммное значение умножается на поправочный множитель b, зависящий от парциального давления .

Далее, степень черноты смеси:

и тогда собственное излучение газа определится как:

В том случае, когда объем газа ограничен поверхностями, между газом и поверхностями будет происходить лучистый теплообмен:

, ,

где приведенная степень черноты:

где степень черноты газа e_г выбирается при температуре газа T_г. Если тепло передается от стенок к газу (), то e_г выбирают при T_c.

Если в газах имеются взвешенные частицы сажи, золы и др. мелкие частицы, то степень черноты такого запыленного потока значительно возрастает.

В топках котлов влияние оказывает излучение пламени. При этом применяются различные методы расчета излучения [5].

10.4. Теплообмен при наличии экранов

При отсутствии экранов теплообмен между поверхностями 1 и 2 определяется уравнением:

где .

При наличии экрана интенсивность теплообмена изменится. При стационарном процессе теплообмена потоки энергии, передаваемые от поверхности 1 к экрану и от экрана к поверхности 2 будут равны.

Рис. 54. Экранирование

Следовательно:

Отсюда:

Искомый поток энергии при наличии экрана:

, или .

При наличии одного экрана количество передаваемого тепла уменьшается в два раза, при наличии двух экранов количество энергии, передаваемое лучистым теплообменом, уменьшается в три раза, а при наличии n экранов – в раз. Тогда при наличии n экранов: