Теплообмен в поглощающих и излучающих средах

Уравнение определяющее изменение интенсивности луча за счет поглoщения, излучения и рассеивания среды называется уравнением переноса лучистой энергии.

Интенсивность излучения по отдельным длинам волн при прохождении в направлении через слой поглощающей среды толщиной уменьшается пропорционально этой интенсивности и безконечно малому пути луча:

(2.90)

здесь ε — спектральная поглощательная способность среды.

Этот закон получил название закона Бугера. В нем коэффициент конвективной теплоотдачи увнличивается с ростом массовой концентрации частиц и именьшением их размера. Коэффициент поглощения слоя запыленной среды толщиной x=l равен

 

(2.80)

 

Таким образом, коэффициент поглощения (а, следовательно и степень черноты) слоя запыленной среды, в отличие от твердого тела, зависит от его толщины и концентрации пыли.

Основными источниками тепловой энергии в промышленных печах являются трехатомные газы. Они обладают большой излучательной и поглощательной способностью. К таким газам относятся СО2 и Н2О.

Плотность собственного интегрального излучения этих газов по опытным данным выражается соотношениями

(2.81)

 

(2.82)

 

где

р — парциальное давление, Па;

  l — средняя длина пути луча, м.

 

Степень черноты дымовых газов рассчитывается следующим образом:

 

(2.83)

 

где

— степени черноты соответствующих газов, определяемые по графикам экспериментальных данных в зависимости от температуры и параметра (p×l).

Парциальное давление соответствующего компонента в смеси по его процентному содержанию определяется следующим образом:

 

(2.84)

 

Средняя длина пути луча определяется из соотношения

 

(2.85)

 

где

V — объем газового тела, м³;

3,6 — поправочный коэффициент;

F — поверхность, ограничивающая заданный газовый объем, м².

Теплообмен излучением в рабочей камере печи непрерывного действия рассчитывается по формуле

 

 

(2.86)

 

где

Сг. к. м. — приведенный коэффициент излучения в системе газ-кладка-металл.

Температура кладки рассчитывается следующим образом

 

(2.87)

 

где w = Fк/Fм — степень развития кладки;

 

(2.88)

 

При расчете теплообмена излучением в печах периодического действия необходимо учитывать поглощение тепла кладкой.