Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для упрощения вывода примем, что все экраны, число которых обозначим через п, имеют ту же степень черноты е, что и пластины.
При стационарном тепловом режиме плотность лучистого потока энергии между пластинами и экранами будет одинакова, т. е.
214
где Епр вычисляется по формуле (2.362).
При п экранах число таких равенств будет равно п + 1. Складывая их почленно, получим выражение, в котором все промежуточные температуры экранов взаимно сократятся, т. е.
(и + 1) <ь = ЕпрСо [(7Л/100)4 - (Т2/Ю0)4]. Отсюда плотность лучистого потока при установке экранов
\ ЮО) \ ЮОУ _'
ЕпрСо
(2.365)
и + 1
При отсутствии экранов плотность того же потока будет
Ч = ?прСо [(71/100)* - (Т2/100)4], (2.366)
Следовательно, при установке п экранов плотность лучистого потока уменьшается в и + 1 раз. Решая совместно (2.365) и (2.366), получим
Чэ = фг + 1). (2.367)
Как видно из формулы (2.365), лучистый теплообмен между телами зависит как от числа экранов и, так и от приведенной степени черноты Епр. Согласно формуле (2.363) последняя уменьшается с уменьшением степени черноты экранов. Поэтому, выбрав экраны с очень малой е (из хорошо отполированного металла), можно резко сократить число необходимых экранов.
Температура экранных поверхностей может быть определена из уравнения (2.364), после того как по формуле (2.365) подсчитана величина <?э. В частности, при установке одного экрана
1
100 / 2
Ъ \4 / Тг
"г
100 / V 100
(2.368)
Экраны применяются для повышения термического сопротивления ограждающих конструкций зданий и транспортных устройств, а также при изоляции тепловых аппаратов и приборов.
излучение газов. Отличительными особенностями излучения газов являются: а) излучают и поглощают только трех- и многоатомные газы (С02, Н20 и др.); одно- и двухатомные газы практически диатермичны; б) газы излучают и поглощают всем своим объемом в отличие от твердых и жидких тел, у которых излучают и поглощают лишь поверхностные слои; в) излучение многоатомных газов селективное (избирательное), т. е. спектр их излучения не сплошной, как у других тел, а прерывистый, имеет полосы поглощения (рис. 2.70).
Поглощение лучистой энергии многоатомными газами также селективное, причем поглощают они лучи тех же длин волн, которые сами излучают.
тело
Так как в излучении газов участвуют все молекулы, заполняющие объем, Абсолютно то излучательная способ-
'черное тело ность газов зависит от их
плотности р, температуры Серову т и дЛИИЬ1 ПуТИ луча, про-
ходящего через слой газов /:
ег=|^=/(Р, Т,1).
Рис. 2.70. Спектры излучения многоатомных газов и твердого тела В практических расчетах
вместо плотности газов в формулы вводится их парциальное давление р, т. е. принимают
Бг=/(р, Т,/). (2.369)
У разных газов зависимость степени черноты от указанных факторов различна. Так, например, по опытным данным для углекислого газа при повышенных температурах
всо^С^О173^-0-5,
а для водяного пара
„ _ г* м0,8 /0,6 1
ен2о = С2р I 1
Вместо подсчетов по формулам значения еСо2 и 8н2о обычно находят по графикам, приведенным на рис. 2.71 и 2.72, а, которые построены по опытным данным. Для пользования этими графиками надо знать температуру газов г(°С), парциальное давление газов рСо2 и рн2о и определить среднюю длину пути луча /(м). Последнюю можно подсчитать по следующей приближенной формуле:
I = С (7/20, (2.370)
где V— объем газа, м3; ? — облучаемая поверхность, м2; коэффициент С = 3,4 при / < 1 м, С = 3,6 при !>1 м.
Так как для водяного пара зависимости ЕН2о от рн2о и / различны, то учет влияния его парциального давления проводится по графику, приведенному на рис. 2.72,6. Величину еНзо надо умножить на поправочный коэффициент р.
Если применить к излучению газов формулу Стефана - Больцмана, то количество теплоты, излучаемой газами в пустоту, которую можно рассматривать как абсолютно черное тело при Т= 0°К:
Ег = Бг?о = егС0 (Гг/100)4. (2.371)
Следует отметить, что применение для подсчета излучения газов закона Стефана — Больцмана носит формальный характер, так как ег является величиной переменной, а не постоянной, как у серых тел. Однако такой метод подсчета применяется в практических расчетах в целях унификации методики расчета лучистого теплообмена для различных видов тел.
216
В действительных условиях теплообмен имеет место между газами и облучаемой ими поверхностью и поэтому приходится учитывать количество теплоты, отраженной поверхностью и поглощаемой газами.
Применяемая для практических расчетов формула лучистого теплообмена между газами и облучаемой поверхностью имеет следующий вид:
(2.372)
в»у + 1 „ , / Гг \ „ / 7^ \
где — степень черноты облучаемой поверхности; е? — степень черноты излучающих газов при температуре газов Тг; Вт — то же, при температуре стенки Тс.
Для дымовых газов: ег = ?сод + бн2о- Значения ?Со2 и ЕН2О определяются по рис. 2.71 и 2.72.
Излучение горящего пламени (факела), учитываемое при расчете теплообмена в топках, подсчитывается по специальным формулам.
