Теплообмін випромінюванням між газами й твердою стінкою

Одноатомні й двохатомні гази вважаються прозрач-шми, оскільки вони володіють малої излучательностью, а:ледовательно, і малої поглощательностыо. Трехатомные З₂, Н₂ПРО, SO₂ й ін.) і багатоатомні гази володіють зна-штельной излучательностью. Їхнє випромінювання грає боль-иую роль як у топкових пристроях, де вони утворяться фи згорянні палива, так й у перших газоходах казанового 1грегата, у яких вони рухаються при відносно высо-;їхніх температурах. Спектри випромінювання трехатомных газів

мають різко виражений селективний, тобто виборчий, характер, тому що вони на відміну від сірих тіл поглинають і випромінюють енергію тільки в певних інтервалах довжин хвиль, розташованих у різних частинах спектра.

Розрахунок теплообміну випромінюванням між газом і стінками каналу, по якому рухається газ, дуже складний: його виконують за допомогою графіків і таблиць.

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням можна визначити по формулі

де їсть — коефіцієнт чорності поглощательных поверхонь стінки; ej, — сумарний коефіцієнт чорності газів,

гдеа_л — коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м² • ДО)! еет - ефективний коефіцієнт чорності поглощательных поверхонь стінки, що враховує випромінювання газів,

д

е есо_г й 8н₂об — коефіцієнти чорності вуглекислого газу й водяних пар; |3 — поправочний коефіцієнт, яким ураховується парціальний тиск водяних пар; ег — сумарний коефіцієнт чорності газу, обумовлений по формулі (20.16), при температурі поглощательной поверхні; Г_ст — середня температура поглощательной поверхні, ДО; 7V — середня температура газів, обумовлена по формулі

де Т_с'_т і Т"с_Т — початкова й кінцева температури поглощательной поверхні стінки, ДО; Т'_г й 77 — початкова й кінцева температури газів, К.

§ 20.4. Радиационно-конвективный теплообмін

Дотепер розглядалися конвективный теплообмін і теплообмін випромінюванням обособленно, незалежно один від іншого. Однак у практичних умовах вони звичайно діють спільно, і такий теплообмін називається радиа-

ционно-конвективным. Наприклад, у водотрубному паровому казані кип'ятильні труби, що становлять поверхня нагрівання, сприймають теплоту від топкових газів не тільки конвективным шляхом, але й випромінюванням.

Спільна дія теплообміну випромінюванням і конвективного теплообміну спостерігається й у багатьох інших теплотехнічних пристроях.

У радиационно-конвективном теплообміні основним може бути теплообмін випромінюванням, тоді конвективный теплообмін є супутнім. У теплотехнічних пристроях, наприклад у конвективных газоходах казанових агрегатів, основним є процес передачі теплоти конвекцією.

Розрахунок такого радиационно-конвективного теплообміну виробляється по рівнянню Ньютона—Рихмана із заміною в ньому коефіцієнта тепловіддачі а коефіцієнтом а₀, яким ураховується випромінювання посиленням конвективного теплообміну. Таким чином,

коефіцієнта чорності е. Збільшений коефіцієнт чорності е_к визначають по рівнянню

де Ф — тепловий потік у радиационно-конвективном теплообміні, Вт; а₀ — коефіцієнт тепловіддачі з урахуванням теплообміну випромінюванням (а₀ = а + червоний), Вт/ (м² • ДО); t_r й t_CJ — температури газу й стінки, °С.

Коефіцієнт тепловіддачі а підраховується так, як описано в гл. 12, а коефіцієнт теплообміну випромінюванням червоний може підраховуватися по рівнянню

де й — температурний коефіцієнт, що залежить тільки від температур t й t_CT. Значення цього коефіцієнта визначають по спеціальних діаграмах. Якщо відношення температур Г_г/Т_ст лежить у межах 0,9—1,1, то 6 приблизно визначають по формулі

де

Якщо в радиационно-конвективном теплообміні основним є теплообмін випромінюванням, то розрахунок ведуть по формулі теплообміну випромінюванням, а вплив на теплообмін конвективного переносу теплоти враховується збільшенням япп

Контрольні питання

1. У чому складається сутність теплообміну випромінюванням?

2. Що таке потік випромінювання?

3. Що таке селективне випромінювання?

4. Які тіла мають суцільний спектр випромінювання?

5. Що характеризує коефіцієнт чорності?

6. Що таке сіре випромінювання?

7. Коефіцієнт поглинання чорного тіла дорівнює 1. Чому дорівнює
його коефіцієнт випромінювання?

8. Чому дорівнює коефіцієнт випромінювання білого тіла?