Теплообмін випромінюванням між газами та твердими тілами

Випромінювальна здатність газів відрізняється від випромінювальної здатності твердих тіл тим, що гази випромінюють і поглинають теплоту не поверхнею, а об’ємом. Випромінювальну здатність мають лише багатоатомні гази: СО₂, SО₂, Н₂О і т.д.

В розрахунках користуються поняттям ефективної товщини газового шару:

S_еф=η·4· , (4.13)

де V – об’єм в якому знаходиться газ, м³;

F – поверхня стін, які обмежують цей об’єм, м²;

η – коефіцієнт ефективності газового випромінювання, η=0,85-0,9.

Значення S_еф можна також знайти в довідниках, наприклад, для циліндра S_еф =0,9·D; куба із стороною а: S_еф=0,6· а.

Інтенсивність випромінювання газів залежить також від вмісту випромінюючих газів СО₂ і Н₂О та пропорційна парціальному тиску цих газів. Наприклад, при загальному тискові 10⁵ Па та вмісту газів Н₂О=10%, СО₂=40%. їх парціальний тиск складе: Р_СО2=40 кПа, Р_Н2О=10 кПа.

Таким чином ступінь чорноти залежить від різних факторів:

ε_газ=f(t, Р_СО2, Р_Н2О, S_еф)

Ступінь чорноти газів визначають із графіків (рис. 4.4), які побудовані окремо для СО₂ і Н₂О та показують залежність ступеню чорноти цих газів від температури при відповідних значеннях Р·S_еф.:

ε_газ=ε_СО2+β·ε_Н2О, (4.14)

де β – поправочний коефіцієнт, який введений у зв’язку з тим, що графік для визначення ε_Н2О не враховує більш сильний вплив Р_Н2О в зрівнянні з S_еф на ступінь чорноти водяного пару, його також знаходять із графіка (рис. 4.3).

Рисунок 4.3. – Графік для визначення поправочного коефіцієнта на парціальний тиск водяного пару

Кількість тепла, що передається від газів до стіни (чи навпаки) розраховують за формулою:

Q_випр= ·[ – ]·F_ст, Вт (4.15)

За основним рівнянням теплопередачі тепловий потік буде дорівнювати:

Q_випр=α_випр·(t_газ– t_ст), Вт/м²

Звідси можемо знайти коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням:

α_випр= , Вт/м²·град (4.16)

Рисунок 4.4. – Графіки для визначення ступеню чорноти СО₂ і Н₂О

Поиск по сайту: