Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Излучение любого газового тела в расчетах можно заменить эквивалентным излучением газовой полусферы. Радиус такой полусферы. равный средней длине пути луча 1, равен учетверенному объему тела У ма, деленному на поверхность оболочки ге ма, 4к т. е. 1= — „.. Для средних значений р1, встречающихся в практических расчетах, средняя длина луча несколько меньше и составляет около 85Ж от его предельного значения.
Для а =(е +ран о — Ьг ) — степень черноты газа при температуре газа 7 ' С определяется из фиг. 104, !05, 106 и !07; А = А + А„о — ЬА — поглощательная способность газа при температуре оболочки 7 'С; 7 косе А =а ( — г-) ' — причем -. берется по 7 изфиг. 104. А„о =рано — берется по 1„из фиг. 105 и 106; ЬА =сае — берется из фиг. 107. т. 6 ткпловок излкчкник 188 Форма газового тЕла 0,60 и 0,60 а 0,90 гг 0,60 П 0,77 гт Сфера диаметром а Куб со стороной а т Цилиндр днаметрома7, бесконечно длинный . Цилиндр высотой а=а, излучение на боковую поверхность То же, излучение нв центр основания .
Цилиндр, а = со, основание полукруг радиусом г, излучение на плоскую боковую поверхность . Плоскопарздлельный слой бесконечных размеров толщиной о . Пучок труб диаметром гг, с расстоянием между поверхностями труб х н прн расположении труб: а) но треугольнику х =г1 б) но треугольнику х = 2 П . в) но квадрату х — а 1,26 г 1„8 а 2,8 х З,зх 3,5 х Все выше приведенные выводы сделаны в предположении, что температура газа по всему объему постоянна. В действительности она меняется как по сечению, так н по длине канала, в котором протекает газ.
В зтнх случаях расчет ведется по среднегеометрической температуре газа 1см. формулу (Ь) на стр. !92). Для технических расчетов целесообразно также внести понятие эффективной слгепвни черноты газового тела з учитывая его лучистый теплообмен с оболочкой. Пользуясь этим понятием, можно написнтьс г) =з' а' С,~(-,Д) — ( —, --) ~ икал/мв час.
131) Сопоставляя уравнения (30) н (31), получим: (32) Установленное понятие необходимо для расчета лучистого теплообмена в топочных устройствах и пламенных печах. Пример ло Дымовые газы, содержащие 8о4 углекислоты н 1'о4 водяного лара, проходит через цилиндрический газоход диаметром а'=0,6лс Температура газа: црн входе Г' = 1000' С, прн выходе г" = 800о,С, температура поверхности газохода: нрн входе П = 625' С, прн выходе г" = =575о С; степень черноты поверхности а = 0,8. Какое количество тепла передается лучснсвусканнем от газов на 1 ма поверхности гззохода.
а длн средних значений фактора ра некоторых газовых тел эти средние значения 1 приведены в табл. 28. У и На 25 Средняя длина пути луча для газовых тел различной формыа лучкнспуснкднид епкю!А !69 Средняя температура поверхности: = 600ь С и Т. = 873' К. 625+ 575 Средняя температура газа ! =890е С и Тя — 1163е,К. Согласно табл. 25, средняя длина пути луча дая цилиндра бесконечной длины 7=0,9а=0,9.0,6 = 0,54 м.
Тогда имеем: для угаекислоты р7=-0,08 0,54 =.0,043 м ат и, 'для водяного пара рт = О,!О 0,54 = = 0,054 м ат. По этим данным из графиков на фиг. !04, 105 и 106 находим значения асс, и ьн о, а именно: пРн Г = 890 С ьсо — 0,08 и )сн о = 1 !'0 07 = 0,077, пРи ! = 600' С 'со, =О 035 и )сн,0=1 1 О 1-' 0 11. Поправкой ЬМ из фяг.
107 пренебрегаем. Окончательно имеем: ь =:со + 5 н о — 0,08+ 0,077 = О, 157 и Аа — — Асо + )Ан о —— 1 163 хо%, = 0,035~ 873- ~ ' + О, » = 0,042 + 0,11 = 0„152. 0,8+1 Так как степень черлоты оболочки; 1= 0,8, то .'„, = ', = 0,90. Подставляя найденные значения величии в формулу (30), получим: а =4,9 0,9 [0,157(11,63)а — 0,152 (873)4)=4,9 0,9 (2880 — 880) =~ =4,9 0,9 2000 =8800 акал/мэчас.
23. ЛУЧЕИСПУСКАНИЕ ФАКЕЛА При полном сгорании газа или беззольного топлива пламя получается почти бесцветным, слегка синеватым. Излучение такого пламени имеет селективный характер и может быть подсчитано по формулам, полученным выше для несветяшихся газов. Свечение же пламени обусловливается наличием в нем ' продуктов разложения, углеводородов, раскаленных частиц сажи, угля и летучей золы; такое пламя обычно называют факелом. Излучение факела в основном определяется излучением содержащихся в нем частичек. Однако, размеры и количество этих частиц зависят от рода топлива, способа его сжигания, формы и объема топки, количества подаваемого воздуха и др.
Поэтому определить степень черноты факела расчетным путем практически невозможно. Кроме того, опытом установлено, что для лучей различных длин волн степень черноты факела различна; для коротких она больше, чем для длинных. Поэтому о степени черноты нельзя судить и по зрительному впечатлению. На-глаз любое светящееся пламя, даже пламя керосиновой лампы, непрозрачно, а следовательно, близко к абсолютно черному 19!) 1!'л 8 те!уловок излучения телу. В действительности, это далеко не так. Опытное же определение степени черноты факела довольно сложно и требует специальной аппаратуры (радиометроа). На основании сказанного очевидно, что по физической природе излучение факела ближе к излучению твердых тел, чем к излучению газов.
Фяг. !08. Типы котельных топок. ! — ручная елоевая; 2 -мазутная; у — пароаознам 4-меяаничегкан слоеная; 5 - пмлеуголы в» или газовая топка. При расчете лучеиспускания факела большая неопределенность имеется и в определении его эффективной температуры. В различных частях топки температура продуктов горения различна, а рациональные способы ее усреднения до сих пор еще не установлены, Особенностью топок является наличие камеры для сжигания топлива и получения теплоносителя высокого температурного потенциала. В зависимости от рода топлива и способа его сжигания конструкции топок различны (фиг.
108). Наиболее важным фактором, определяющим рабочий процесс топки, является наличие в ней тепловоспринимающих поверхностей — экранов и нииятильных труб. 191 лучеиспусклниг ФАкелА (33) Я =ВО" 71 икал(час. Часть этого тепла уносится продуктами горения, уходящими из топки при температуре г, Г Я,=В Ь'с г, икал)час, (34) где Ь'се†средняя суммарная теплоемкость продуктов сго.рания 1 кг топлива. Остальное количество тепла передается расположенным в топке радиационным поверхностям. Это количество тепла, равное Я(==В1(ч, Ч вЂ” 1 с гг) ккал)час (35) обычно выражают в долях общего количества выделивше- гося тепла. Обозначая эту долю через р., имеем: О( Р( 0д~ и (')~ л р Л (а) Процесс тецлообмена в топке происходит одновременно с процессом горения.
Это обстоятельство сильно затрудняет их изучение и расчет. Вследствие высокой температуры продуктов горения процесс теплообмена в топках осуществляется преимущественно путем лучеиспускания. Поэтому и расположенные в топке воспринимающие поверхности называются радиаиионными. При этом радиационная поверхность определяется как величина непрерывной плоскости, имеющей течпературу и коэффициент поглощения экранных труб, и по тепловосприятию эквивалентной действительной экранной по. верхности. Определение размера радиационной поверхности Р собственно и является задачей теплового расчета. Если р же поверхность известна, то задачей расчета является определение температуры г, продуктов горения, уходящих из топки.
Теплотехническое качество рабочего топлива определяется его низшей теплотеорной способностью Я", т. е. количеством тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива за вычетом теплоты образования водяных паров. Однако, при сжигании топлива в топке имеются потери за счет охлаждения обмуровки,'а также за счет несгоревшего топлива и неполного горения. Этими потерями определяется к. п.
д. топки Ч„, численное значение которого обычно равно 0,90 —: 0,97. Если в час сжигается В кг топлива, то в топке выделяется следую(цее количество тепла: тат)ловок излучхйий гг й )92 где г)и Ориентировочные значения степени черноты различных топлив приведены в табл. 26. (с) факела аг для Таблица 26 Степень черноты факела для бесконечно толстого слоя Рпл пламени )танеле) Несветящееся газовое пламя и пламя антрацита ири слоевом сжигании Светящееся пламя антрацитовой пыли .
Светящееся пламя тощих углей . Светящееся пламя каменных углей, богатых летучими, бурых углей, торфа и т. и.,сжигаемых в слое или в виде пыли Светящееся пламя мазута 0,40 0,45 0,60 0,70 0,55 Так как значение р может быть определено на основе теплотехнических испытаний уже существующих топок, то такой способ расчета является весьма примитивным и применим он лишь для старых типов и конструкций топок. Для новых же типов и конструкций расчет по этим данным ненадежен и может привести к большим ошибкам.
Поэтому естественно стремление разработать более совершенный способ расчета топок. По решению этой проблемы в Советском Союзе проводится большая и плодотворная работа, которая развивается как в направлении теоретического решения задачи, так и в направлении нахождения более обоснованных эмпирических расчетных формул. Первое из этих направлений развивается в Энергетическом институте Академии наук акад. М. В. Кирпичевым, Г. Л. Поляком [761, )О. А. Суриновым г82) и С. Н. Шориным. Практические же расчеты топок в настоящее время проводятся по эмпирическим формулам В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
