Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Наибольшее применение имеет средний ннтегральный ноэффнциент поглощения пг по Планку (рис. 15.12), определяемый по формуле (!5.10.7) 28! ?,2 У,О 0,0 0,0 О,г Рис. 1511. Поправка на парпиальное давление водяного пара, р=-0,101 МПа сир, 4/?4 +О Рис, 15.12. Средненнтегральные коэффициенты поглощения по Планку для СОг, СО и паров Н,О при атмосферном давлении (15.16) 0 О?О ?000 ?000 2000 Т, и и свнзанный с интегральной степенью черноты е, соотношением ал — — — ( — ) (15.10.8» где Š— толщина слоя газов. Теплообмен между газом и окружающей его серой оболочкой, имевшей температуру Т~,ФТь приближенно рассчитывается по формуле Š— еогс.глаф(гг҄— игТ„) 4 4 (15.10.9 ) 282 где е„,еь — эффективная степень черноты оболочки в присутствии излучающего газа; е, — коэффициент теплового излучения газа при температуре Тн а, — поглощательная способность газа, определяемая при температуре стенки по формуле (15.!0.4).
Значения еь .~фе для двух значений еги представляющих пределы наиболее часто встречающихся на практике значений степени черноты стенки топок, приведены в табл. 15.5. Та блица 15.5, Эффективная степень черноты е„,,еэ = 6,9 , „=6,6 !РПО, + РИ,О! Г «Иа'и Излучающий газ 66 о,б 66 о,б 0,93 0,92 0,93 0,98 0,94 0,95 0,96 0,87 0,90 0,95 0,93 0,94 0,85 0,82 0,85 0,90 0,83 0,86 Водяной пар Углекислый газ Смесь 0,5 Н«О+0,5 СОз Приближенно эффективная степень черноты может быть оценена по фор. муле е„,ээ-(е, +!)/2. (15.10.10) 15.11.
ИЗЛУЧЕНИЕ ЗАПЫЛЕННЫХ ПОТОКОВ И СВЕТЯЩИХСЯ ПЛАМЕН й=й',(зг, (15.!1.1) где й'.— коэффициент ослабления излучения одиночными частицами; г— средняя удельная площадь поверхности частиц пыли, м'/г; р — концентрация пыли, г/м'. Произведение й'зг носит название эффективного сечения осзабления и обозначается йю По данным (15.2! эффективное сечение ослабления определяется по фор- муле А зг у йп=О 42— р з!з (15,1!.2] Здесь Т вЂ” температура потока, К; з( — средний диаметр частиц, мкм; р— плотность пыли, г/см'! А — коэффициент, зависящий от рода топлива (табл. 156).
Значение сечения ослабления й„и коэффициенты поглощения а„для эоловой пыли можно определять по номограмме рис. 15.13. 283 Под запыленными потоками обычно понимают потоки газа, несущие взвешенные в них твердые частицы, размеры которых превышают длину волны излучения. В дымовых газах содержатся частицы золы или угольной пыли, размеры которых в средкем колеблются от 5 до 100 мкм, а в ряде энергетических установок присутствуют частицы оксидов металлов (например, оксид алюминия).
Если частицы взвешены в прозрачном для излучения газе (например, пы. левоздушный поток), то излучательная и поглощательная способности таких сред определяются для заданных температур и толщин слоя лишь концентрацией, размерами и физическими свойствами самих частиц. Интегральная поглощательная способность запыленного потока в этом случае определяется по формуле (15.9.12), в которой коэффициент ослаб- ления х х а О о х й 8 8.
о з а а О х О О Л О Е о ж О» »О О О » ф Ф '4~~»»»ах» + х» ь» а» »» Ох О» 'а + О»" х х О 'О О о о х ,х З О' , О »» О» и О х з й х О б. в. х п О О. о а О х'а и а а а а" О а х а ОЗ ХО ах а й с х О з а х кх ~х ~ Ох Таблица 15,6, Значения коэффициента А в формуле (15.11.2) Зало- Уголь. ваа вая пыль пыль Уголь- ааа пыль Зоао- вая пыль Ввд топлива Ввд топлива 0,15 0,12 Эстонский сланец Тощий уголь 0,08 0,20 Печорский уголь Подмосковный бурый уголь Донецкий газовый уголь 0,15 0,15 0,08 0,14 Антрацитовый штыб Радиационные свойства потока частиц оксида алюминия можно рассчитывать по формуле (159.11) либо по формуле пл= 'л =-1 — 2Кв(ал() ° (15.11.3) <а<2,0; экспериментальные данные о коэффициенте ослабления )(л приводятся на рис.
15.14 (15.5). Действительная часть т)л слабо зависит от длины волны и температуры и может быть выбрана равной 1,8. Излучение светящегося пламени связано с наличием в нем большого количества мельчайшах сажистых частиц, температура которых близка к температуре несущего их газа. Поглощательная способность светящегося пламени зависит от длины волны и возрастает с ее уменьшением. Характер зависимости спектрального коэффициента поглощения ал для частиц углерода определяется параметром дифракции ()=п3/Л, (15.11.4) где й — диаметр частицы; )л — длина волны излучения. Для частиц малых размеров (П«1) значение ал зависит от )а и не зависит от размера частиц (рис.
15.15). В дифракциовной области, где ЕМ1, поглощательная способ. ность достигает максимума и заметно меняется при изменении Л и 1(. ДЛя частиц больших размеров (О»1) поглощательная способность не зависит от л и определяется размером частиц. Поток частиц углерода больших размеров поглощает и излучает как серое тело, и значения поглощательной и излучательной способности можно определять по формуле в=а=! — ехр ( — Хйр/у), (15.11 5) где функция Х, характеризующая влияние размера частиц а(, мкм, на погло- щательную способность потока, определяется по формуле 2,2 ! 0,35 Л (/т / (15.11.6) 285 ! 8 где Кв(алМ) = ~ехР( — ыл5/х)лт(х, ал — А(п)ХлП; А(п) = 1,37 дла 1,6< 3 о Рис.
!5.14. Зависимость спектрального коэффициента поглощения А!гОз от температуры [!5.15! Рис. 15.15. Зависимость спектральной поглощательпой способности частиц углерода ах от размера й и длины волны излучеяия Л при толщине слоя !.=1 м -г г'Ваа 2200 2БПП 7; К ал ал ав ПВ П,Б аг 0 Паау Пау Пу Ка уаа,мкм а 4 2 З р Б.(,мкм В газоходах и топках котлов запыленными потоками являются непрозрачные трехатомные газы, Излучение такой среды складывается из излучения потухших трехатомных газов (СОз и НзО) и излучения взвешенных в них твердых частиц. 15.12 ТЕПЛООБМЕН В ИЗЛУЧАЮЩИХ И ОСЛАБЛЯЮЩИХ СРЕЛАХ (1 5.12.1) Чыз= — т!пвд — з)с 286 Теплообмен излучением в системах, заполненных излучающей, поглощающей и рассеивающей средой, рассматривается при условии, что другие вилы переноса энергии (теплопроводностью и конвекцией) пренебрежимо малы.
При отсутствии внутренних источников (или стоков) энергии в такой системе устанавливается стационарное распределение температур, В любой точке среды, заполняющей излучающую систему, энергия поглощаемого излуче. ння равна энергии испускаемого излучения, и, следовательно, в соответствии с определением плотность потока объемного результирующего излучения в каждом элемен- тарном объеме среды (15.12.2) т) = — О. Для плоскопараллельного слоя среды (одномерная задача переноса излучения) условие (15.2.2) записывается в виде выражения дЕры/дх-О, (15.12.3) вз которого следует, что плотность потока полусферического или поверхностного излученая постоянна в любом сечении слоя. Условия (!5.12.2) и (15.!2.3) называются условиями радиационного равновесия и имеют отношение и интегральному по спектру либо серому излучению.
Анализ теплообмена излучением в подобных локально. равновесных системах сводится к отысканию температурного поля из решения уравнения переноса энергии (!5.9.1), используемого либо непосредственно с соответствующими граничными условиями, либо (после преобразования) в интегральном виде. В общем случае корректное решение задачи затруднено и выполнено лишь для излучающих систем классичесной конфигурацяи (плоский слой, неограниченный цилиндр, шар) (15.!2, 15.141. Плоский слой серой среды моделирует широкий класс задач теплообмена излучением. Слой поглощающей, излучающей и рассеивающей среды толщиной Е на границах у=О и у=А поддерживается при температурах То и Т, соответственно Уравнение переноса энергии (15.9.1) интегрированием по телесному углу Й=4л может быть преобразовано в дифференциальное уравнение относительно плотности потока результирующего излучения: т!Ероо ! дЕо ~ — ЗИЕро, — 4 — = О.
(15. 12.4) ду а ду ду Уравнение (15.12.4) строго справедливо при слабой неравновесности системы или при достаточно большой оптической толщине слоя; И =аЕ)1. Граничные условия к (15.!2.4), записываемые в виде ЯЕ рот о = Ео (0) — Еон (15 12.5) роЕр.*о=Ео(1 ) — Еот, содержат температурные скачки у границ слоя, и, по определению, Ео (0) — Еоо= ао[Т' (0) — Т,'); (15.!2.6) Ео (Е) — Ею = ао(Т4 Я вЂ” То'). Здесь р;=1/ао — !/2, о=!,21 Т(0), Т(1.) — температуры границ слоя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
