Основы теплопередачи Михеев М.А, Михеева И.М. (1013622), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Если подставить это соотношение в уравнение (в), то 82 после вычислений получим: а,в опо аов вага пппч Порп гоп чао ооо оао 1аоа 1гаа 1чоо гово гово 'с Рис. 5-24. Зависимость ем о — — 1(1, р11 для водяного пара. 15 14 Рис. 5-25.
Поправочный коэффициент 5 на парциальное давление водя- ного пара. По оси абсцисс 1рм = 1Π— а Па. и п1 пг аа пч пп оо ат пп ао Рн,а спектру величина степени черноты газа е (в отличие от спектральной степени черноты е,) даже для очень толстых слоев газа заметно меньше единицы. Йапример, при ширине слоя 1 м водяной пар и углекислый газ при атмосферном давлении и температуре 1000'С имеют степень черноты е, равную примерно 0,6 и 0,2 соответственно. Изложенная последовательность расчета собственного излучения плоского газового слоя может быть применена также для газовых объемов самой различной формы; в этом состоит достоинство такого метода.
Его недостатком является то обстоятельство, что необходимые в расчете сведения о спектральном коэффициенте поглощения далеко не всегда известны. Для приближенных технических расчетов основной интерес представляет степень черноты газового объема з. Эта величина может быть определена также путем непосредственного из- Г:з;з.„ мерения общей энергии излучения. Для водяного пара :;=: -','':-,:\ и углекислого газа известны ::,Ь) ".' '- . надежные измерения этой ....:,;,::: , к) величины. Результаты иссле- к:. ': дований приведены на рис. 5-23 — 5-25 в форме номограмм, удобных для практических расчетов. Степень а! ф черноты е на рис. 5-23 и 5-24 для углекислого газа и Рис. з-зз. к определению средней дли- ны пути луча. водяного пара представлена В фуНКцИИ тЕМПЕратурЫ щее через еднннчную площадку в центре ее оснаванна; и — газовый объем сложной газа г, а параметром на формы. графиках служит величина р1, где р — парциальное давление газа, 1 — длина пути луча.
Для водяного пара влияние р несколько сильней, чем 1, поэтому значение е„о, найденное из рис. 5-24, необходимо умножать на поправочный коэффициент р (рис. 5-25), зависящий от парциального давления р„, . После определения степени черноты з по этим графикам собственное излучение газа рассчитывается по формуле (5-23).
Номограммы построены таким образом, что вычисленная по этой формуле плотность потока излучения Е будет определять излучение, проходящее через единичную площадку из окружающей ее газовой полусферы радиусом 1, как показано на рис. 5-26, а. В этом случае длина пути луча 1 по всем направлениям одинакова.
Для газовых объемов иной формы длина пути лучей по различным направлениям разная (рис. 5-26, б). В результате анализа было установлено, что в этом случае излучение любого газового объема можно заменить излучением эквивалентной газовой полусферы. Радиус такой полусферы, равный средней длине пути луча Х, определяется из при- 19! ближенного соотношения 4К 1=0,9 —, Р (к) Таблица 5-2 Средняя длина пути луча для газовых тел различной формы' Форма газового тела Сфера диаметром и' . Куб со стороной а Цилиндр диаметром Й, бесконечно длинный . Цилиндр высотой Н=д., излучение на боковую поверхность . в в Н=г1, излучение на центр основания Цилиндр, Н=е, основание †полукр радиусом г, излучение па плоскую боковую поверхность Плоскопараллельный слой бесконечных размеров толщиной 8 Пучок труб диаметром о' с расстоянием между поверхностями труб х и при расположении труб: по треугольнику х — и' по треугольнику к=28.
по квадрату х=б. 0,60 б 0,60 о 0,60 Ы 0,77 й 1,26 г 1,8 6 2,8 х 3,8 х 3,5 х длн средних анаеениа параметра рт С помощью уравнения (5-23) и номограмм можно определить собственное излучение газового объема, имеющего постоянную температуру. Если же излучающий газ окружен твердыми стенками, температура которых отлична от температуры газа, то между газом и стенками происходит процесс теплообмена. Этот процесс оказывается сложным, так как поле температур в газе обычно переменно и зависит от характера и режима движения газа и геометрической формы оболочки. Кроме того, между газом и стенкой наряду с лучистым теплообменом происходит также конвективный теплообмен, и, строго говоря, эти явления взаимосвязаны.
Такой совместный перенос теплоты излучением и конвекцией часто называют сложным теплообменом. До настоящего времени простого и общего метода точного расчета сложного теплообмена не создано. 192 где )7 — объем газа; Р— площадь поверхности его оболочки. Для некоторых газовых тел средние значения 7 приведены в табл. 5-2. Если в газовой смеси водяной пар и углекислота содержатся одновременно, то степень черноты такой смеси равна е = = в„ о + ас . Строго говоря, суммарное излучение смеси несколько меньше суммы излучений углекислоты и водяного пара, содержащихся в смеси.
Однако при обычных соотношениях компонентов, какие наблюдаются на практике, поправка в количественном отношении невелика, и в расчетах можно просто суммировать излучение компонентов смеси. 7) = !(к + Чл. (л) Величина о„определяется по соотношениям гл.
3 без учета излучения. Величина д, может быть найдена по приближенной фор- муле д з саЕТ )а ~т )41 (5-24) где зкр — — ' ' — приведенная степень черноты. ка + е„ (1 — ка) Соотношение (5-24) определяют поток теплоты, передаваемый из обьема газа к более холодной стенке (Т,)Т,). Величину е„ при этом следует выбирать при температуре газа в объеме Т„. Если же теплота передается от нагретых стенок к газу (Т,)Т„), то величину з„целесообразно выбирать при температуре Т,; такой прием позволяет приближенно учесть то обстоятельство, что поглощательная способность газа по'отношению к излучению от стенки не равна его степени черноты. Величина е, есть степень черноты стенки. Если в газе имеются взвешенные частицы сажи, золы и другие мелкие механические примеси, то степень черноты такого запыленного потока значительно возрастает. В топках котлов и других камерах сгорания на теплообмен, кроме того, значительное влияние оказывает излучение пламени.
Расчет теплообмена в топках н камерах сгорания проводится по специальным эмпирическим нормавивным методам, которые периодически уточняются и совершенствуются. глааа азастаз ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ з-с сложный твплоовмвн и твппопвввдлчл 1.
Сложный теплообмен. Разделение общего процесса переноса теплоты на элементарные явления — теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение — производится в основном из методологических соображений. В действительности же эти явления протекают одновременно и, конечно, как-то влияют друг на друга. Конвенция, например, часто сопровождается тепловым излучением, теплопроводность в пористых телах — конвекцией и излучением в порах, а тепловое излучение — теплопроводностью и конвекцией. В практических расчетах разделение таких сложных процессов на элементарные явления не всегда возможно и целесообразно. т Заказ № П77 !зз На практике обычно встречается турбулентный режим движения излучающего газа; при этом основное изменение температуры наблюдается в относительно тонком пристенном слое.
Для приближенного расчета теплообмена в этих условиях применяется метод раздельного (независимого) учета переноса теплоты конвекцией 77„ и излучением д,: излучения абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт/(ма Ка); 6— температурный коэффициент.
Значение 0 зависит только от температур 1 и 1, (рис. 6-1). Значение же з выбирается согласно данным, приведенным в гл. 6. Обозначим (Т + Т,)!2 = Т . Тогда, если 0,9:=Т !Т, ~ 1,1, можно считать, что Ож0,04( — ) а, = О, 04еса ( — м) '(, ВВ) При таком допущении ошибка получается меньше 1%. Наконец, когда стенка омывается капельной жидкостью, например, водой, тогда а„=- = 0 и аа = сс„. В дальней- 7()а шем, если нет особой оговорки, буквой а мы будем обозначать общий или суммарный коэффициент тепло- та отдачи, учитывающий как конвекцию, как и тепловое та излучение. В случае же, если в качестве основного принят процесс теплового излучения, 1 Рис.
6-1. Зависимость В = ас = 1 (1 ° 1с). ' а Пи ааа аг ЫШ 'С ППП расчетная формула суммарной теплоотдачи будет иметь вид: ( "+ ) '[(ПЮ) (1ВВ) 1' (6-3) Участие в процессе конвективного теплообмена здесь учитывается увеличением приведенной степени черноты системы за счет а„, определяемого по формуле: сак (1Ж вЂ” 1с) оа ~(T )4 ~T )а~ с В (д) 2. Теплопередача. При рассмотрении процесса переноса теплоты от нагретого теплоносителя к хо.нодному через твердую стенку задача еще более усложняется. Здесь процесс определяется сово7а 195 купным действием рассмотренных элементарных явлений. В качестве примера возьмем парогенератор. Здесь от горячих газов к внешней поверхности кипятильных труб перенос теплоты осуществляется теплопроводностью, конвекцией н тепловым излучением; через стенку трубы — только теплопроводностью; от внутренней поверхности к воде — конвекцией и теплопроводностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
