Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Для того чтобы б!ч Е4 — дЕ/йу, следует предположитгч что перенос энергии излучения вдоль направления движения среды мал по сравнению с конвективным переносом энергии в этом направлении и из (22 (з г,п гз л, р г Ьо Рис. 15.18. Зависимость безразмерного суммарного потока теплоты от оптической толщины слоя Рис !5.17.
Зависимость а от оптиче- ской толщины слоя Частныч случаем уравнения (15.13 15) является уравнение АТ ИТ йЕ гири — = )о — —— с)у 2) ро о) у (15.13.16) с граничными условиями р=б, Т=Тб р=~., Т=Т, (15.! 3.! 7) определяющее гепловое состояние плоского слоя защитного газа, вдуваемого в поток высокотемпературной среды, обтекающей проницаемую пластину. Подобная модель хороцо описывает также тепловое состояние аблирующих под действием высокотемпературных газовых потоков поверхностей теплозащитных покрытий различных аппаратов, работающих в теплонапряженных условиях.
В безразмерной модификации уравнения (15 13 !6) и граничных условий (15.13.17): 393 д~ ! Ы~й 2(Ф Во !(1) — = — —— Л2 (15.13.18) 5=0, е=еп 5=1, е=е2, (15.13.19) где Е = Т Т; 5 = у, йл Ф =. Е2'(аОТоо)4, Л2 = 2ОТЗ ), Х; (Я) = и,'и . появлясори„ ется число Больцчана Во = з, характеризующее радиационно конвектив- ооТ, нос соотношение составляющих суммарного теплового потока. На рис. 15.!8 приведена зависимость безразмерного суммарного потока 6=2)!(о,Т ') от оптической толщины слоя Ь =аБ, рассчитанная численно н с использованием ЭВМ для слоя с Е~=ОЗ, Ее=1, йо/Л2=04, е) е2 1 [15.14]. Видно, что по мере уиеличения числа Во, которое в данном случае характеризует интенсивность вдува серого поглощающего газа через пористую поверхность, зависимость д от И усиливается (малые изменения оптической толщины слоя дают резкое снижение суммарного теплового потока). l 16 цст = 1Г = — ( 1+ Л') 6'(О) (15 13 20) х(Тст Тсо) ) псо ( (Ззо где В'(О) — безразмерное значение температурного градиента у стенки; В= =(Т вЂ” Т„))(Т вЂ” Т„) — безразмерная температура; Ь, аб, — оптическая толщина, определяемая на основании данных, полученных для неизлучаюшего теплового пограничного слоя толщиной 6,.
Анализ работ о радиационноконвективном теплообмене в каналах можно найти в (15.8, 15.16) Теплооблен в гонках котлов. Инженерные методы расчета теплообмена в топках, рекомендованные нормативными материалами [15.18), базируются на числах подобия, полученных нз рассмотрения уравнений энергии и переноса энергии излучения. Основная доля теплоты передается поверхностям нагрева, размещаемым в топках, посредством излучения.
Излучающей средой являются трехатомные газы и взвешенные в них частицы золы, сажи и топлива. Различают три вида пламени в топочных камерах: несветящееся пламя, получающееся при сжигании газообразных топлив, а также при слоевом сжигании антрацитов и тощих углей; полусветящееся пламя — при камерном сжиганвн топлив, бедных летучими (антрациты и тощие угли); светящееся пламя — при камерном сжигании твердых топлив, богатых летучими. Прямая теплоотдача в топках рассчитывается по формуле Тт" (Во/гт)о,в г Т„0,445+ (Во гт)е г (15.13.21) где Т," — температура газов, выходящих из топки, К; Т, — теоретическая температура горения, К; е, — степень черноты топки. Формула пригодна прн Во/е,<10 или О,"<09.
Теоретическая температура горения Т. принимается равной температуре, которая имела бы место при адиабатном сгорании топлива. Число Больцмана Число Во является характерным параметром радиационно-конвективного теплообмена в целом. При Во«1 роль коивекции пренебрежима и тепло- обмен определяется радиационно-кондунтивным взаимодействием. При ВоР 1 процессы конвекции становятся определяющими.
В этом случае задача упрощается: рассматривается конвективный теплообмен без учета излучения и по вычисленным температурным полям определяется поток излучения на стенку. Промежуточные значения Во характеризуют наиболее сложные случаи радиационно-конвективного взаимодействия. Излучение оказывает заметное влияние на теплообмен при сравнительно слабом перемещении сред. Строгое рассмотрение задач радиационно-конвективного теплообмена, таким образом, сопряжено с решением нелинейных уравнений и осуществляется с привлечением совершенных численных методов и ЭВМ (15.1, 15.8, 1510, 15.12, 15.14, 15.16).
Приближенвые способы расчета раднационно-конвективного теплообмена в пограничных слоях, как правило, основаны на предельных ситуациях (приближения оптически тонкого и оптически толстого слоев). В частности, в приближении онтически толстого слоя суммарный тепловой поток на стенке пластины, обтекаемой ламинарным пограничным слоем, определяется по формуле определяется соотношением вида ОВ со Во= аеТезеЧНр (15.13.22) ф=н,уг„, (15.13.23) а для слоеных топок с площадью зеркала горения Н по формуле ф=нр/(Є— г), (!51324) и для слоевых топок от их геометрической характеристики р=Н[Н,, (15.13.25) При равномерном распределении экранов по стенкам топочной камеры е, для слоеных топок рассчигывается по формуле 0,82 [еф + (! — еф) рф) ( ! — фк) ( 1 — (э)) ( ! — еф) для камерных топок 0,82 ф Ет еф + (! — еф) фв (15.13.26) (!5.13.27) формула (15!327) используется для расчета степеней черноты камерных топок, в которых экранированы более чем две плоскости, ограничивающие топку.
Если поверхность, воспринимающая излучение, расположена только в выходном сечении камерной топки или занимает выходное сечение и одну из стен, то 0,82еф(! — еффй) Еф + (1 — йеф) феь Степень черноты факела ее рассчитывается по уравнению (15.!3.28) (15 13,29) 295 где В, — расчетный расход топлива, кг/ч, определяемый через действительный расход топлива В с учетом потерь от механического недожога; 0 — коэффициент сгорания топлива, учитывающий потерю тепла из-за наружного охлаждения; $ — коэффициент загрязнения поверхностей, воспринимающих тепловое излучение ($=! для открытых и закрытых гладкотрубных экранов при газообразном топливе; (э=0,9 — прн жидком топливе и слоеном сжигании твердого топлива, 5=0,7 — при камерном сжигании твердых топлив); Н, — тепловоспринимающая поверхность экранов, Нр=йеЕРеы йе — угловой коэффициент излучения между экранамн и стенами топок, определяемый по указаниям $15.5; с — средняя расчетная объемная теплоемкость продуктов сгорания; и — удельный объем продуктов сгорания (иа 1 кг топлива при средней температуре топки) Степень черноты топки е, зависит от эмиссионных свойств факела еф, от состояния стен топочной камеры, характеризуемого коэффициентом загрязнении $, степени экранироваиия ф, определяемой для камерных топок по фор- муле где а — поглощательная способность топочной среды; () — ноэффициент, ха- рактеризующий степень заполнения топочного объема пламенем и в зависи- мости от вида пламени равный: .
1,0 . 0,75 . 0,65 Несветящееся пламя Светящееся сзжистое пламя жидких топлив Светящееся и полусветяшееся пламя твердых топлив При сжигании смеси топлив, дающих различную светимость пламени, еэ рассчитывается для топлива, характеризующегося большей светимостью пламени, а коэффициент $ выбирается по тому топливу, для которого ои имеет меньшее значение. Поглощательиая способность топочной среды а рассчитывается по формуле (15.9.12), в которой толщина излучающего слоя, м, приближенно равна 5 3,6У/г", (! 5. 13.30) Здесь — щз I 7, 'з Во П, = 0,126834 1000 / а — топочный критерий; (15.!3.32) (15.13.33) — критерий, косвенно характеризующий расположение максимума температур по высоте топки; Нь Гг, и ЬН вЂ” соответственно высота расположения горелок, выходного окна топки и поправка на смещение зоны максимальных температур из-за поворота горелок и затягивания процесса воспламенения топлива; коэффициенты А, В устанавливаются в зависимости от вида топлива и приведены ниже: А Мазут и газ...............
0,54 Твердые высокореакционные топлива........ 0,59 Твердые ниэкореакционные топлива....... 0,56 Другая разновидность инженерной методики расчета теплообмена в топках, представленная в (15.21, использует зависимость В (1. 7") Р (74 74 (15.!3.34) полученную из уравнений радиационного теплообмена и теплового баланса топки. Здесь Тэ, Т„ — соответственно температура факела и поверхности за- в 0,37 0,85 0,89 где У вЂ” объем газового тела; г' — площадь оиружаюшей оболочки.
Коэффициент поглощения а либо ослабления й определяется по формуле (!5.11.1) для светящегося пламени или запыленных газов. С ростом мощности котлов увеличивается объем топочной среды и ее оптическая толщина, что ведет к увеличению неззотермичности факела в поперечных сечениях топки.
Излучение высокотемпературного ядра факела экранируется холодным пристенным слоем газов. Это ведет к снижению теп. ловосприятия и увеличению температуры газов на выходе из топки. На основании обобщения опытных данных в (15.71 предложена формула Вг"=! — 0,44П. ' ', (15.13 31) грязненного слоя на экранных трубах; Рр — площадь поверхности нагрева, воспринимающая излучение топки; е, — приведенная степень черноты топочной камеры, определяемая соотношениями типа (15.!3.26) — (15.13.29) с поправкой, учитывающей влияние селективности излучения на теплообмен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
