Теплообмен излучением в системе «серый» газ – замкнутая серая оболочка

Рассмотрим замкнутую серую оболочку с равномерной температурой Т₁ и степенью черноты , имеющую внутреннюю поверхность F₁.

Внутри оболочки находится «серый» газ с равномерной температурой Т_г и степенью черноты . Дымовые газы движутся о дымоходу.

Нужно найти результирующий тепловой поток от газа к оболочке.

Всё эффективное излучение оболочки попадает в газ, но только часть его, пропорциональная А_г (поглощательная способность газа) поглощается.

так как для «серого» газа справедлив закон Кирхгоффа:

А_г= ,

то в соответствии с формулой:

(л. 9,ур. *)

получим, что:

Результирующий поток, отдаваемый газом оболочке, равен разности между собственным и поглощённым излучением, т. е.

.

Следовательно,

(1)

Результирующий поток, отдаваемый газом, равен результирующему потоку, проходящему через оболочку, т. е.

Тогда:

(2)

Формулу (2) называют формулой Нуссельта и её применяют для расчётов лучистого потока от газа к рекуперативным трубам и к регенеративной насадке теплообменника.

Сложнее вывод формулы Г.Л. Поляка. По его формуле:

(3)

- степень черноты газа при температуре газа;

- степень черноты газа при температуре стенки.

Считается, что формула (3) даёт более точный результат, чем формула (2).

18. Анализ путей интенсификации лучистого теплообмена в пламенных печах.

этот анализ сделаем с помощью формулы (2)

Интенсификация заключается:

1. В увеличение F₁, но F₁ определяется конструкцией печи и её излучение затруднительно;

2. За счёт снижения Т₁, но Т₁ определяется технологией, и её снижение ниже технологических значений невозможно.

3. За счёт повышения Т_г.

1. Т_г может быть повышена выбором оптимального коэффициента расхода воздуха ( -коэффициент избытка воздуха).

для газообразного топлива:

Для жидкого:

Для твёрдого:

2.Использованием дутья, обогащённого кислородом.

- теплоёмкость продуктов горения;

- объём продуктов горения;

- теплота низшая рабочая;

- теплота физическая воздуха;

- теплота физическая топлива.

Этот путь ведёт к снижению

3.Подогрев продуктов горения, т. е. увеличение и .

При этом нужно учитывать, что Т_г можно повышать до определённых пределов, определяемых стойкостью футеровки и оборудования.

Увеличение l_эфф. также практически невозможно, т.к. оно должно сопровождаться изменением размеров рабочего пространства.

продуктов сгорания, образующихся при сжигании доменного газа, коксодоменных смесей, природного и коксового газов, обычно невелика:

.

Для увеличения применяют карбюрацию топлива, заключающуюся в сжигании (одновременным) с бедным углеводородами топливом небольшого количества топлива богатого углеводородом (мазута или сажи).

При сжигании мазута с недостатком воздуха происходит крекинг (разложение) углеводородов с выделением большого числа мельчайших частичек (до 10 млн. в 1см³) сажистого углерода с диаметром мкм.

При этом может увеличиваться в 3-4 раза и, следовательно, значительно возрастают радиационные свойства факела (излучательная способность).