Боришанский Справочник по теплопередаче (555275), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Следовательно, да = 1,24 (100 — 25)'/' = 392 клал/маваг, Тепловые потери излучением т г373за а298чач д = 4,9 0,87 — — — — = 486 ккал/м' час. ф00) [,!00/ ~ Таким образом, тепловые потери обмуровки в окружающую среду д =392+486 878 икал/м'час По условию с)анутр = с(анаша — = 878, н-!. 1 откуда необходимое количество экранов н — — 1 ш14. 12800 878 й !5-! ] Уравнение переноса лучистой анереии ГЛАВК ПЯТНАДЦАТАЯ ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДЕ 15-1. Уравнение переноса лучистой ввергни где 1 — результативный спектральный лучистый поток единицы объема среды; чапе — падающий на рассматриваемый элементарный объем спектральный лучистый поток; ел = 4/з — учетаерзипын спектральный лучистый поток полусферического излучения абсолютно черного тела; и' — локальное значение коэффициента поглощения среды вокруг данной точки.
Величина падающего лучистого потока связана со спектральной интенсивностью луча (калорической яркостью) Ь соотношением: Ч„.е = ~ Ьй . (!5-2) Калорическая яркость луча в данном направлении определяется уравнением: и'Ь т! ф (х) й = — Кх(х)Ь+ 4и (15-3) Здесь Кх(л) — спектральный коэффициент ослабления луча; — эффективное излучение объема, окружающего рассматриваемую точку, складывающееся из собственного Чгэб " РассеЯнного И излУчений: (15-4) з)зфф '!зоб + Чилою Для условий, когда эффективным излучением среды можно пренебречь, уравнение (!5-3) принимает вид: йЬ Ь Кх(") "".
(15 5) 1409 В общем случае поглощательиая способность различных полу. прозрачных сред в значительной степени зависит от длины волны. Поэтому закон погло,цения рассматривается, в первую очередь, для монохроиатического излучения. По аналогии с (!4-!2 а) уравнение лучистого обмена в объеме поглощаю,цей и излучаю,цей среды записывается для монохроматического излучения в виде ! — Е = з)э,б — !„ а' (15-!) 226 Лучистый теллообмен а поглощающей среде (Гл При Кх — — сопз! получаем: , ь,-хг (15-6) (!5-8) ослабления лучей где К вЂ” эффективное значение коэффициента в данной среде.
Формулы (!5-7) и (!5-8) могут быть использованы для расчета поглощательной ' способности различных полупрозрачных сред (газы, светящиеся пламена, запыленные потоки). 15-2. Излучение газов Газовое излучение рассматривается как излучение иесветящегося пламени. Основной особенностью излучения этого пламени является селективностгь т. е, способность испускать и поглощать энергию лишь в определенных полосах спектра абсолютно черного тела. Несветящиеся пламена излучают только в тех областях спектра, в которых Кг ф О, и характеризуются в среднем сравнительно высокой прозрачностью.
Двухатомные газы обладают настолько низкими значениями Кю что практически прозрачны для теплового излучения. Значительно меньшей прозрачностью обладают трехатомные газы. В топочной технике пансо,гвшее значение имеет излученае таких трехатомных газов, как углекислота (СОг) и водяной »ар (Н,О). Для каждого из этих газов существуют три наиболее важные в энергетическом отношении полосы спектра, в которых происходит излучение н поглощение энергии (табл. 15-1). Таблаца 15-1 Наиболее важные в энергетическом отношении полосы .
спектров углекислоты н водяного пара Газ со, н,о НоМер»с»осы Хь мк» Ы, мк» гк, мк» Хк мк» ац мк» 2,36 4,01 12,50 3,27 8,50 25,00 3,02 4,80 16,50 0,66 0,79 4,00 1,03 3,70 13,00 2,24 4,80 12,00 где !†длина пути луча. Коэффициент поглощения среды ох равен отношению погло:цен. ного лучистого потока к падающему, т.
е. — алг ах —— 1 — е (15-7] Таким образом, поглощательиая способность среды зависит ат физических свойств этой среды, определяемых для заданного моно. хроматического излучения спектральным коэффициентом ослабления лучей Кю и от длины пути луча в среде 1. Для интегрального излучения а = 1 — е — кг .Излучение Юзов 9 !5-2] Ослабление лучей в газовой среде зависит от рода газа, температуры и числа молекул, находящихся иа пути лучей в данной среде.
Согласно п р а в и л у Б э р а поглощателъная способность газа должна в равной мере зависеть от давления газа р! и толщины слоя 1. Поэтому вместо параметров р! и ! в рассмотрение обычно вводится величина их произведения р!1, характеризующая эффективность ослабления. Интегральная поглощательиая способность, или с т е п е и ь ч е р н о т ы г а з о в, определяется как функция от температуры Т и произведения р,1: а, ! = ] ]Т; !з!!) (15-9) Опыт показывает, что правило Бара удовлетворительно вобле. дается для углекислоты.
Излучение водяных паров при постоянном рм ! оказывается 1 зависни!им также от величины !ты о, что свидетельствУет об отклонении от правила Бара. Газовое излучение характеризуется несколько более слабой зависимостью от температуры, чем излучение серых твердых тел. Излучение паров углекислоты пропорционально абсолютной температуре в степени 3,5, а излучение водяного пара — кубу абсолютной температуры.
В практических расчетах для упрощения методики условно принимают, что излучение газов, так же как излучение твердых тел, пропорционально четвертой степени их абсолютной температуры. При этом вводятся соотватствующие температурные поправки в величины степени черноты этих газов. На рис. 15-1 и 15-2 приведены графики дла определения степени чеоноты углекислоты есо и водяного пара зм о в зависимости от Т и Тп1 [Л, !5-9, 15-10]. В определенную из графика рис. 15-2 степень черноты водяных паров с о необходима ввести поправку на парциальное давление рм учитывающую отклонение от правила Бара. Эта поправка й определяется для заданных значений ры о! в зависимости от ры о по графику рис. 15-3, а степень черноты водяных паров вычисляется как произведение ]аз! О.
Поправка ! дана для случая, когда обо!ее давление о = 1 пта. Зависимость степени черноты водяных паров от величины общего давления изучена недостаточно; некоторые приближенные данные приведены в ]Л. 15-10]. Суммарное нзлучениа смеси газов в общем случае оказывается несколько ниже суммы излучений составляющих компонентов, взятых раздельно: г ( со,+ ]! м,о. ]15.!0) Это связано с тем обстоятельством, что в силу взаимного перекрытия полос поглощения и излучения этих газов часть энергии поглощается. На рнс.
15-4 приведены значения поправки иа взаимное перекрытие полос поглощения прн температурах до 900' С, полученной ие 15* Лучистый теплообмеи е иоггоиф3ющей среде ~1м. 1й ~Ф ,юг о ддд ь ъ Удд ~ аи Ъ, дд» 4 ао 8 ~ адг $ ~ йугу Ф ф (~уг О ддд йдду д ПРУ ддй» ~дд уи. «уп ьа Ва гппо ~гвв «юу тд Рнн. !6-1. Сттнниь черноты ртланвтлотм $15-21 Иэлдчемиэ газов 229 8,8 87 58 1~8 04 400 Рдд ддда 100 200 ~ фХ а 010 оЪ ~008 о РРБ ~ Зад 4 о офЧ фдд ь $888 й Ф фж 0010 8088 ФИ 800 800 1000 1800 1ЬРР 1РРР Рас. !5-2.
Стопово чврноты водвных паров 230 Лучистый теплообмен з позлощпющей среде [Гл. 15 у,п аг йо ав ав р„, лгв Рпе. 1б-э. Поправка па парцяальное давленне водяных паров. Общее давлеппе о - 1 анто упп с йг впа'с впп'а газ впв паг гаг пг пз пп пв га а аг пе йп пв !а п пг пз йв ав [а Рнуо Рпзр Реса Рве. 15-4. Поора*ка на ваапмное перекрытне полое ввлучення/ углекпеловл в водя.
вмх паров по опытныи данным, а по расчетам [Л. 15-10]. Этз поправки учеты. вается по формуле: ': = 'со, + и'н,о 115-!!) Абсолютная величина поправки Ье, не превышающая обычно бтгге. равна илн меньше погрешности определения опытных значений степеней черноты СО, и Н,О. С учетои этого обстоятельства, а также низкой точндстн определения величины самой поправки, можно вычислять суммарную степень черноты газов по фориуле: (15-12) 'а - *со, +'Ван,о.
Для расчета степени черноты дымовых газов энергетических топлив, сжигаемых в воздухе, можно пользоваться упрощенной ме 231 Излучение газов э 15-2) тоднкой. Степень черноты дымовых газов рассчитывается по формуле (15-8), в которой К=4 р, (15-13) » где й, — коэффициент ослабления лучей дымовыми газамн, а Р» = Роо, + Рн о — суммарное парпиальное давление углекислоты и водяных паров. Коэфф««пие«гт ослабленна лучей дымовыми газами рассчитывзется (Л. 15-3) по формуле: 08+ 16гно й — иго(1 038,10-«Т) (15-14) й/ р„1 Формула (15-!4) применима для значений (р!) =0,008 —;1,64 м ата; (р1) н, = 0,004 —: 1,30 м ат а и ! = 450 —: ! 650' С; (Т = ! + 273). Лля определенна й, используется график рис. 15-5. По величине произведения й,р»! можно иэ рис. 15-6 найти значение степени черноты газов.
В приведенных формулах предполагается, что длина пути луча ! во всех направлениях одна и та же, т. е. рассматривается излучение газовой полусферы на кентр основания. В практике встречаются газов »е объемы самой различной формы, для которых длина пути луча в разных направлениях рззлнчна. Излучение таких объемов заменяется излучением эквивалентной полусферы с радвусом, равным эффективной длине пути луча 1 фф .
Значения эффективной длины пути луча для различных встречающихся на практике форм газового объема приведены в табл. 15-2. Эффективная толщина излучающего слоя прн нстречающнхся на практике значениях р„может быть также рассчитана по приближенной формуле: К )г 1 фф — †(3,5 †: 4,0) Р 3,6 Р , (15.15 ) где «г и Р— соответственно объем газового тела н площадь окру «кающей оболочки. Лучистый теплообмен между газом и окружающей его серой оболочкой, имею ней температуру Т рг О, приближенно рассчиты.
вается по формуле: Е = 4 0»гт,эфф~««г««100) аг ( 100 ) 1 (15 6) где г , — эффективная степень черноты оболочки в присутствии излучающего газа; э, и а,— соответственно степень 'черноты газа при температуре Т н его поглощательная способность при температуре оболочки Т, Эффективная степень черноты оболочки в присутствии излучаю. щего газа несколько выше ее действительной степени черноты; 1 ) эгт эфф ) эгэ«' (15-17 ) ,~~~ ~, "~~~~,"~~в,~-с" вам з~м в - сч ь'8 ар ~ м з с й а ( Ф з 3 $ 3 ч $ Ф ы а ар ЦВ Э $2 16 ~Е 46 сд ЯХ ДУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
