1598005523-7b05f5243326e8b73bf5de9957b05ab8 (811227), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Величина излучения по нормали Е„может быть представлена в следующем виде: Е„= — 4,9 ( — ), т. е. излучение по нормали в 55 раз меньше излучения по всем возможным направлениям. Тогда, подставив значение Е„, получим «(1~ = — 4,9 ( — ) «КЫР«соз«р. к ' 1,!оо) Это уравнение является основой для расчета лучистого теплообмена между поверхностями конечных размеров. Расчетные формулы для теплообмеиа излучением. Общая формула для расчета теплообмена излучением между двумя непрозрачными телами на основании закона Стефана — Больцмана, имеет вид Я = е С «р ~~ — 5) — ( — ~) ~ Р ккал«»ч, где Я вЂ” количество тепла, переданное излучением от первого тела ко второму, в ккал)ч; е„р — приведенная степень черноты системы, учитывающая степень.
черноты обоих тел и их взаимное расположение; С,— коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, равный 4,96 ккал/мз ° ч 'К«; «р — средний угловой коэффициент или коэффициент облученностн, учитывающий форму, размеры и взаимное расположение поверхностей; Т« и Т,— абсолютные температуры первого и второго тела в 'К; Р— поверхность теплообмена в м'. При расчете промышленных печей чаще всего встречается 'следующее расположение тел: а) две плоские параллельные неограниченные поверхности; б) две замкнутые поверхности произвольной формы, охватыва!ощие одна другую; в) две плоские поверхности, произвольно расположенные в пространстве одна относительно другой. Значения величин е„р, «р и Р могут быть определены теоретически и экспериментально с использованием метода моделирования, При теплообмене излучением между двумя плоскими параллельными поверхностями «у=1 и 1 Е»Р 1 1 — + — — 1 5«55 где е, и ез — степени черноты излучателя и нагреваемого тела.
При расчете теплового излучения между двумя замкнутыми поверхностями Р«и Рм охватывающими одна другую (Р«<Р5), «р =1; Р в формуле. равна меньшей поверхности Р«и приведенная степень черноты системы 1 е„р —— где Р« — поверхность охватываемого тела в мз; Р,— поверхность охватывающего тела в м'. Передача тепла излучением при произвольном расположении тел в пространстве производится по вышеприведенной формуле с введением в нее дополнительного множителя — среднего углового коэффициента «р«,ъ !' 005 «Р«005 «Р5 (Р ) =.~,) 1 5» р» р» 19 где Ех и Еа — поверхности излучения двух произвольно рас- положенных тел в лгз; ух и гра — углы, образуемые направлением лучей с нор- малями к поверхности излучающих тел; и — расстояние между двумя взаимно излучающими телами в м.
Так как вычисление среднего углового коэффициента по уравне- Ф нию с двойным интегралом вызывает значительные трудности, то его обычно определяют графическим путем или по упрощенным форму! Еппд лам, учитывающим взаимное расположение и форму излучающих поверхностей. Эти графики и форЕсел ! мулы приведены в специальной ли! тературе по вопросам лучистого теплообмена. Епоеп Теплообмен между двумя плоскими поверхностями, произвольно расположенными в пространстве, ! рассматривается ниже. Значения епр могут быть определены и ме- рно 6 Схема длн а та тоЛом лучистого сальдо, предлорезультатианого транзита женным Г.
Л. Поляком. Сущность лучистой энергии этого метода состоит в следующем. Результативный транзит лучис- той энергии сквозь внешнюю поверхность тела может быть рассчитан двумя способами (рис. б). Сквозь правую контрольную поверхность (пунктирная линия) от тела уходит испускаемая им собственная энергия Е и и отражаемая энергия Е„р. Сумма собственной и отражаемой энергий названа эффективйой энергией Е,ф . Через ту же контрольную поверхность в сторону тела проходит падающая энергия Е„ Если температура тела ниже температуры окружающей среды,' то результативный транзит энергии равен превышению Е„д над Е ф и направлен в сторону' тела. Это превышение, названное Г.
Л. Поляком лучистым сальдо, является количеством тепла, полученным телом, 9 = Епъд — Еэф или Епад = 9 + Еаф. Аналогично лучистое сальдо через иную контрольную поверхность может быть выражено следующим образом: Ч = Еппг — Есое = АЕаад — Ее, где Е „— поглощаемая телом энергия. Подставляя в последнюю формулу величину Еп,д, получим и аф +Е =ч+ д+ Еепе д+ Еспо — Ач Е,ф —— А А В общем виде для тела, температура которого выше или ниже температуры окружающей среды, выражение для лучистого сальдо имеет вид: Е,ф — — Е, — , 'д( — — 1).
Пользуясь методам лучистого сальдо, легко решить, например, задачу о передаче тепла между двумя параллельными пластинами. Падающая энергия на одну пластину равна всей эффективной энергии другой пластины, т.е. д, =Е г — Е 2. Далее получаем чгз Еог ч1( 1) Еоз Ч2( — — 1) причем % = Ч2=%Д откуда Ео,г — Еол 'г1.2 — + — 1 Ах Аа или 1 '1пр 1 1 — + — — 1 Ах Аа Следует также указать на понятия о цветовой и яркостной температурах. Цветовой температурой Т„ называется температура абсолютно черного тела, имеющего для двух определенных спектральных участков то же отношение яркостей, что в данное тело, имеющее температуру Т. Для всех металлов цветовая температура Тп выше, чем истинная температура тела Т.
Яркостной температурой Т„ называется температура абсолютно черного тела, имеющего ту же визуальную моиохромати- 21 ческую яркость для определенной длины волны, что и данный излучатель, имеющий температуру Т, Яркостная температура всегда меньше истинной температуры тела. 3. ПРОХОЖДЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕИ ЧЕРЕЗ ОПТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ГАЗЫ Инфракрасные лучи при прохождении через различные сре- ды ослабляются. Это ослабление характеризуется уменьшением их мощности и происходит вследствие поглощения и рассеива- ния.
При поглощении энергия инфракрасных лучей преобразу- ется в другие формы энергии, но главным образом в тепловую. При рассеивании инфракрасные лучи отклоняются в различные стороны, в результате чего, только часть их прохоДит в первона- ' чальном направлении. Излучение газов. Сухой и чистый воздух практически про- зрачен для теплового Излучения. Присутствие многоатомных газов делает газовую среду полупрозрачной. Такова, например, газовая среда в рабочей камере печи. Здесь прозрачность газо- образной среды ослабляется из-за наличия в ней водяных па- ров и углекислоты.
Трех- и многоатомные газы могут поглощать, а при высоких температурах и излучать тепло. Большое практическое значе- ние имеет излучение углекислоты (СОя) и водяного пара (НяО), содержащихся в продуктах сгорания. Поглощение и непускание лучистой энергии газами имеет ярко выраженный селективный (избирательный) характер. Так, для углекислого газа (СОя) обычно принимают три полосы по- глощения, отвечающие следующим длинам волн: 2,36 — 3,02; 4,01 — 4,8; 12,5 — 15,5 мк.
Для воды также принимают три полосы в следующих пределах длины волн: 2,24 — 3,27; 4,8 — 8,5; 12— 25 мк. Селективность спектра газового излучения приводит к тому, что на него не распространяются некоторые законы излу- чения твердых тел. Степень черноты газов зависит от их температуры, парциального давления и средней эффективной длины пути луча 5. характеризующей размеры излучающего газового объема. Пар- циальные давления р и р обычно известны из расчета горения топлива. Величина 3 может быть найдена по прибли- женной формуле А. С. Невского: 4У Ю = т) — м, Р где )л' — объем полости, заполненной излучающим газом, в мз; г' — площадь стен, ограничивающих этот объем, в мз; т) — коэффициент, учитывающий долю энергии излучаемой, которая доходит до стенок; величина этого коэффициента может быть принята равной 0,9.
Значения о, вычисленные при Ч=0,9, приведены в табл. 4. Таблица 4 Значения средней эффективной длины пути луча 3 Форма объема Величина 3 Сфера диаметром аг Куб со стороной а . Неограниченный цилиндр диаметром Слой газа меакду двумя параллельными апиной Ь пластинами тол- 1,8 б Я Аг й В Ь 3 1~1 е еъ ~~о аг йг 41 Чр Рис. 7. Ноправочиый коэффициент 5 для получения степени черноты водяных паров (ен,о= н,о я) 23 В технических расчетах произведение р3 (сила поглощения) принимается за один из аргументов при определении степени черноты излучающего газа. Теоретически степень черноты объемов, заполненных газом определенной температуры, в одинаковой мере зависит как от парциального давления излучающих газов, так и от эффективной длины пути луча.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
