Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Полные плотности лучистых потоков опрелеляют интегрированием по спектру. Метод получения интегральных уравнений для потоков других нилов пзлучевия аналогичен изложенному выще ($17-10) лля лиатермичной среды. Использование элементарных зависимостей (А) †(Г) позволяет найти потоки излучения по потокам, определяемым с помощью интегральных уравнений. К интегральным ураваениям излучения с поглощающей прамежуточной средой могут быть применены алгебраические, зональные и ргаольвентные приближения, как и лля случая лиатермичной среды. тВ.4. исследОВАние теплооаменА излвчением В ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОМ СЛОЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЯ СРЕДЫ ДианаЕРЯНЦНАЛЬНЫЫ МЩОДОМ Рассмотрим поглощающую неизотермическую среду, ограниченную плоскопарвллельнымн стенками с конечным расстоянием между ними. 428 уб Допустим, что серые непрозрачные стевин отражают и излучают лучистую элер.
гию изотроппо; имеют постоянные, ио различные температуры (Тс>уз) и поглощательвые способности Ас и Ас (рис. 18-П. Примем, что основным способом переноса тепла является перенос излучением и что процесс стационарси во врез!сии. Требуетси найти распределении плотности патока результирующего излучения н температуры по толщине слои среды (задача идномерпая). В основу решении поставленной задачи моекет быть положено уравневие переноса лучистой энергии (двфференцвальпый метоп) или интегральное ураапеине излучения (ннтегралысый метод).
Рассмотрим двфференцальпый метод применительно к большой оптической тол4цппе слоя (оптически плотная среда) [У.,ж1) (Л. !. 15, !63, !75, 205). В этом случае вектор излучения выражается формулой (!6-38), полученной из лиффузионного представления о переносе излучении (Л. 205)с Рнс !а-1. Распределение генперетурп н ппетнесгн потока резуш гнруыыеге «з- пучснпя 4 и (7 ) '! 88)б 8, Т (!8„2ч) пе з где и — осреднеииый по спектру коэффициент поглощения среды.
Для рассматрнваеыых условий измененве лучистого потоКа Ь=О. (! 8-24) Тогда получаем дифференциальное уравнение распространения лучистой внергии (!8-25) Интегрзсровассне (18-25) приводит к зависимостнм 4(614(х=сс н 0=се+сея. Постоянные интегрирования находятся из граничных условий: при х=б 0=0' и. следовательно, се=0'. Постоянную сс находим из зависимости (!8-23) 3 пэ зж 4 йн 4 Тогда решение уравнения (18-25) будет иметь вид: 8=8 —,' д„т.
(!8-26) В этой зависимости кроме 0 неизвестной величиной является др. 427 Для определения эр используем систему уравнений, характернзуюших теплообмен излучением на границе среды со стенками. Согласно (16-20) н (16-24) имеем: 4„=Ее — Е л! (18-27) А (А 1)» (18-28) Крол!е того, к граничным условиям относится объемная плотность потока излучения в среде на границе со стенкой.
Для условий термодипамнческаго равновесия объемную плотность энергии излучения можно выразить по закону Стефана — Больцмаиа (!6-48)! пос4=4пТ, где Тм — абсолютная температура среды; се†скорость фотонов. Найдем выра!кение плотности объемного излучения в среде на ее грагшце через Е ш н Е з. Для этого введем средине яркости излучения! Тчз,= —, Т,л — — — ". Тогда птсе=~!ю!(и+~1 х!( =2Е,з+2Е (18-29) Совместное решение уравнений (18-27) — (! 8-29) позволяет найти (гч,— т' 1 в,— з рз= (!8-30) 1 1 1 1 А 2 А 2 Зависимость (18-30) выражает плотность потока результирукнцего излучения по толжнне плоского слон среды.
Применительно к двум граничным поверхностям из (18-30) получим уравнения (прил=-0 и л=!): (18-31) здесь Фь Фз соответствуют температурам поверхностей. Выразим перепады температур из соотношений (18-31): 8,— 6 =4,( —,' — — 2')! 8- — 8,=4„(А' - —,'). 0332) Кроме того, из зависимости (18-26) можно выразить перепад температур в слое среды: 8, 8, 4 з'л (18-33) Складывая левые и правые части последних занисимостей, находим уравнение для плотности потока результлрующего излучения рз, Вт/з!з, в плоскопаРаллельиой системе пРи наличии пРомежУточной 428 з,— в %=— 1 1 А, 2 ю' — з„ рз А, 2 поглощающей среды з,— з, ЮР 1 !' * мг — + — — 1 1-— А, А„4 !г, г,! 1 ! 3 ! — +- — — ! +— А, А, 4 (! 6-34) Иа уравнений (!8-26) и (18-34) определяется распределение температуры по толщине слоя поглощающей среды: 3 т =т" — цз — — ", з 4 (18-36) ° ВЗ.
ОСОВЯНИОСЗИ ИЗНЗЧЯНИЯ ГАЗОВ И ПЛВОВ Различают несветящиеся и светящиесн газоные среды. Свечение газовой среды обусловливается наличием в пей раскаленных частиц сажи. угля, золы. Такое светящееся пламя называют факелом. Излучение факела определяетсн главным образом излучением содержащихся в нем твердых частиц. Прис!тствие в газовой среде значитщгьного кпличества мелких взвешенных твердых частиц делает зту сре мутной. Ъ. мутным средам кроме сазкистого светящегося пламени можно отнести и др!тие запыленныв потоки, например пылевые облака, туманы.
Мутные среды характеризуются существенным рассеиванием лучистой энергии. Затем из (18-32] можно определить температурные перепады: т,-т =сз (-- — )! т„т,= — (-- --) (!8-36) м перепад температур в самой среде из (!8-33): (18-3Т) !.!а рис. 16-1 показано распределение плотности потока результирующего излучения в среде по (18.26) и температуры по (18-35). Плотность потока изменяется линейно с изменением оптической толщины п(, прячем зто изменение существенно.
Если среда является дкатермичной или ее оптическан толщина Е=п — О, то зависимость (18-34) переходит в уравнение (17-9). На граюшлх среды со стенками имеют место скачки температуры Г! 1Х (18-36),которые пропорциональны термическому сопротивлению 1! †--х-А! лучистого теплообмена. Следовательно, если среда является оптически плотной, то существует тонкий лучистый слой у канадой поверхности стенок, авалогичныв слою Кнудсена в кинетической теории, который обусловливает налнчяе скачков температуры в скорости в разреженноы газе.
указанный режим называют режимом скольжения излучения. Рассмотренный лифференциальный метод для плоского слоя лостаточно удовлетворительно согласуется с результатами интегрального метода (Л. 89). Точные лифференциальные методы, основанные на непосредственном решении уравнений переноса, приводятся в [Л.
1, 89, 163). з сз у Рве. !З-3. Паласы пеглсыеввя НО л г~ )+) г !( Л, УРЗ Л Л З Л Л Г ЭЛУЛ М Глжгэлк Рвс. Уэ.э Пелосм апюшеввя СО . лосы поглоуцення (рнс. 18-2, 18-3 и табл. 18-1; буквы и цифры на рисунках соатветствууат разным толшннам слои газа). Из таблицы сдедует, что полосы поглощенна СОз частично совпадзют с полосами поглощеивв 11,0. Двуокись углерода обладает относительно узкими пачасвми поглощения. Спектральные полосы поглощения водяного пара характеризуются богьшсй шириной.
Вследствие этого поглощательиая способность и степень черноты водяного пара существенно больше, чем двуокиси углерода. Ширина отдельных полос излучения изменяется с температурой газа. С увеличением температуры ширина полос увеличивается, а оо- 430 Ниже рассматриваются особенности излучения несветящейся га. зоной среды, к которой относятся чистые газы н пары. Одно-, двухатомные газы (гелий, водород, кислород, азот и др.» практическн являются прозрачными (диатермичными) для излучения. Трехатомиьуе газы обладают большей излучательнай и поглошательной способностью.
К таким газам относятся СОз и НэО, имеющие большое првктвчесиое применение нвгл УТС-тч ттт" — 1 1 „'(,,т) в тсплознеРгетике; в то- почпьж газах, как правила-'-'- '-1 -Гг а '- ло, оии првсут ъую, од. навреыенпо. В оттичие от твердых и жидках тел излучение ы г у г газов носат объемный характер, так как е нем э « (тйГ ' ' . .-)~нг) участвуют все мнкроча- — '1 Г ' ,' ности и толщины газовал у и уу гл улы С увелнченаем плотности н тожцины слоя газа его послов!ательная способность увеличивается.
Излучение газов носат нвбирвтельпый (селективный) характер. Они поглощают и залучают только в определенных интервалах длин волн. В остальной части спектра онв являются прозрачными, Так, для СОУ и НэО можно выделить по трн основные по- Таа ица 18-1 41, 0,6 0,8 4,0 4,8 аг 2,4 4,0 12,5 3,0 4.8 !5,5 2,0 3,5 8,5 глощательная способность уменьшается, так как уменьшается плотность газа. Влияние расширения полос преобладает над влиянием уменьшения поглощательиой способности так, зто в результате имеет место повышение энергии излучения с увелвяением температуры газа. ю,г а,аг Имиюрюаз юеюакиию ош показ 1 нея Юля СО, и Н О т,а юю а,ю г! га юд а,!а юаю гмю ю,ют гм гюи гии аюи а, йи гм! а ии ю йв Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
