Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Излучение газов ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3
Излучение газообразных тел резко отличается от излучения твердых тел. Одноатомные и двухатомные газы обладают ничтожно малой излучательной и поглощательной способностью. Эти газы считаются прозрачными для тепловых лучей. Газы трехатомные (СО2 и Н2О и др.) и многоатомные уже обладают значительной излучателыюй, а следовательно, и поглощательной способностью. При высокой температуре излучение трехатомных газов, образующихся при сгорании топлив, имеет большое значение для работы теплообменных устройств. Спектры излучения трехатомных газов, в отличие от излучения серых тел, имеют резко выраженный селективный (избирательный) характер. Эти газы поглощают и излучают лучистую энергию только в определенных интервалах длин волн, расположенных в различных частях спектра (рис. 29-6). Для лучей с другими длинами волн эти газы прозрачны. Когда луч встречает на своем пути слой газа, способного к поглощению луча с данной длиной волны, то этот луч частично поглощается, частично проходит через толщу газа и выходит с другой стороны слоя с интенсивностью, меньшей, чем при входе. Слой очень большой толщины можег практически поглотить луч целиком. Кроме того, поглощательная способность газа зависит от его парциального давления или числа молекул и температуры. Излучение и поглощение лучистой энергии в газах происходит по всему объему. Коэффициент поглощения газа может быть определен следующей зависимостью: или общим уравнением Толщина слоя газа s зависит от формы тела и определяется как средняя длина луча по эмпирической табл. Давление продуктов сгорания обычно принимают равным 1 бар, поэтому парциальные давления трехатомпых газов в смеси определяют по уравнениям рсо2, = rсо2, и PH2O=rH2O, где r — объемная доля газа. Средняя температура стенки- подсчитывается по уравнению (29-21). где T'ст — температура стенки канала у входа газа; Т''cт — температура стенки канала у выхода газа. Средняя температура газа определяется по формуле (29-22) где Т'г — температура газа у входа в канал; Т''р — температура газа у выхода из канала; знак «плюс» берется в случае охлаждения, а «минус» — в случае нагревания газа в канале. Расчет теплообмена излучением между газом и стенками канала очень сложен и выполняется с помощью целого ряда графиков и таблиц. Более простой и вполне надежный метод расчета разработан Шаком, который предлагает следующие уравнения, определяющие излучение газов в среду с температурой О°К: (29-23)
(29-24)
где р — парциальное давление газа, бар; s — средняя толщина слоя газа, м, Т — средняя температура газов и стенки, °К. Анализ приведенных уравнений показывает, что излучательная способность газов не подчиняется закону Стефана — Больцмана. Излучение водяного пара пропорциональна Т3, а излучение углекислого газа — Г3'5. По этим же формулам вычисляется теплота, поглощаемая газами от излучения стенок канала, но вместо средней температуры газов в них берется средняя температура стенок канала. Таким образом, количество теплоты, воспринятое стенками канала в результате теплообмена излучением между газом и стенкой, находим из уравнения (29-25) где ε 'ст — степень черноты лучевоспринимающих поверхностей qгаз — количество тепла, излучаемое углекислым газом и водяным паром при средней температуре газа; qст — количество теплоты,.поглощаемое углекислым газом и водяным паром при средней температуре стенок канала. Полученный суммарный тепловой поток излучением qизл используется для определения коэффициента теплобтдачи излучением (29-26) Многие авторы для практических расчетов лучеиспускания газов рекомендуют пользоваться законом четвертых степеней, или законом Стефана — Больцмана. Расчетное уравнение лучистого теплообмена между газом и стенками канала в этом случае имеет следующий вид: (29-27) где—эффективная степень черноты стенок канала, учитывающая излучение газа; — коэффициент излучения абсолютно черного тела, вm/(м2-°K4); — отношение количества энергии излучения газа к количеству энергии излучения абсолютно черного тела и отнесенное к 1 м2 поверхности; ε газ— определяется по формуле: величины ε со2, ε н20 и β определяют по графикам;
|