Теплообмен излучением

3.4.1. Теплообмен излучением в системе тел
с плоскопараллельными поверхностями,
разделенными прозрачной средой

Плотность потока излучения между двумя бесконечными плоскопараллельными поверхностями рассчитывается по формуле

, (3.26)

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела;
Т₁, Т₂, К – температуры поверхностей; e_пр – приведенная степень черноты, которая рассчитывается через степени черноты поверхностей e₁ и e₂ по формуле

. (3.27)

Эффективным способом уменьшения лучистого потока, передаваемого между излучающими поверхностями, является постановка между ними экранов (пластин с высокими отражающими свойствами). При постановке n экранов со степенями черноты e_{э 1}, e_{э 2} … плотность потока излучения между поверхностями существенно уменьшается и может быть рассчитана по (3.26), где приведенная степень черноты

(3.28)

степень черноты e_{пр 1-2} рассчитывается по формуле 3.27.

При постановке одного экрана со степенью черноты e_э, согласно (3.28)

.

3.4.2. Теплообмен излучением между телом и его оболочкой,
разделенными прозрачной средой

Лучистый поток, рассеиваемый любой нагретой поверхностью площадью F, с температурой поверхности t_c и степенью черноты ее e_с в окружающую среду с температурой t_ж, рассчитывается по формуле

(3.29)

Для 1 м длины трубы диаметром d формула (3.29) запишется в виде

(3.30)

Лучистый теплообмен между трубой с температурой поверхности t₁ и кожухом с температурой поверхности t₂, разделенными прозрачной средой (воздухом), рассчитывается по формуле

(3.31)

где

,

e₁, F₁, e₂, F₂ – соответственно степени черноты и площади излучающих друг на друга поверхностей трубы и кожуха.

3.4.3. Особенности излучения газов и паров.
Лучистый теплообмен между газом и оболочкой

Лучистый теплообмен между дымовыми газами, содержащими излучающие газы СО₂ и Н₂О, и оболочкой (поверхностью трубы, газохода или пучка труб) рассчитывается по формуле

(3.32)

где Т_с, F_c, e_с – температура, площадь поверхности и степень черноты оболочки; Т_Г – температура газов; - степень черноты излучающих газов; – степени черноты водяных паров и углекислого газа; D e _г – поправка на взаимное поглощение СО₂ и Н₂О; - предельные степени черноты излучающих газов при температуре газов (t_Г) и при температуре оболочки (t_c) соответственно.

Степени черноты водяных паров [ ] и углекислого газа [ ] определяются по номограммам, приведенным в учебнике [4] на с. 369 и 370. Обратите внимание на размерность произведения парциальных давлений на длину пути луча: ат×см, ат×см.

Парциальные давления излучающих газов рассчитываются через соответствующие объемные доли и общее давление газов (р_о) по формулам

.

Длина пути луча для газовых объемов (V, м³) рассчитывается по уравнению

,

где F, м² – площадь поверхности, омываемой газом. Например, для дымовых газов, движущихся по трубе,

.

Для пучка труб, омываемых дымовыми газами, длина пути луча рассчитывается по уравнению

,

где s₁, s₂ – поперечный и продольный шаги труб; d – наружный диаметр труб.

Поправка на взаимное поглощение уменьшает суммарную степень черноты излучающих газов и определяется по номограммам, приведенным в учебнике [4] на рис. 18.7 на с. 371. Даны три номограммы для температуры газов 125 ⁰С, 540 ⁰С, 930 ⁰С, из которых надо выбрать одну с минимальным отклонением по температуре газов (t_Г). Произведение общего давления на длину пути луча (Р₀ × ) = 0,06; 0,09; 0,15; 0,23 и т.д. дано в размерности (м × ат). На сомножитель 0,102 можно не обращать внимание.

На рис. 18.6, с. 371 в [4] дана номограмма для предельных степеней черноты (при Р_i × ) для водяных паров и углекислого газа и, к сожалению, не приведена зависимость суммарной степени черноты водяных паров и углекислого газа , которую нельзя определить путем простого сложения и из-за частичного совпадения спектров излучения СО₂ и Н₂О. График зависимости дан в ПРИЛОЖЕНИИ (рис. П-1). Предельные степени черноты и определяются по этому графику, причем находится по температуре газа (t_Г), - по температуре стенки (t_c).

Поиск по сайту: