Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 125 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

.
п
−
ε
+
ε
=ε
1
11
1
22
1
1
F
F
Если F
2
>> F
1
, то ε
п
→ ε
1
и мы имеем оболочку с точечным источником излучения (рис. 2.86). В этом случае
(
)
(
)
[
]
4
2
4
111
100100 TTFCQ
s
−ε= ,
т.е. второе тело выступает здесь как абсолютно черное, поглощая всю излучаемую энергию.
Когда же зазор между телами очень мал и
F
1
≈ F
2
, то получаем
(
)
1111
21
−
ε
+
ε
=
ε
/
п
, т.е. теплообмен осуществляется
как у плоскопараллельных стенок.
Расчет теплообмена излучением между поверхностями, произвольно расположенными в пространстве (рис. 2.87),
производится с учетом закона Ламберта. Без подробного вывода приведем лишь приближенную расчетную формулу для
этого случая:
(
)
(
)
[
]
,
пр
4
2
4
1
100100 TTFCεQ
s
−=
где ε
п
= ε
1
ε
2
ϕ
1
– приведенная степень черноты системы тел; ϕ
1
– коэффициент облученности тела, определяемый
формулой
,
coscos
∫∫
π
ϕϕ
=ϕ
21
0
2
2
21
0
11
1
FF
dF
r
dF
F
где F = F
1
или F = F
2
– расчетная поверхность теплообмена; r – расстояние между поверхностями. Значение ϕ
1
определяется
графическим, аналитическим или экспериментальным способом. Для наиболее распространенных и важных случаев
облучения значения
ϕ
1
приведены в справочной литературе [15]. Отметим, что в отличие от предыдущих задач, при
произвольном расположении тел количество передаваемого между ними тепла зависит и от расстояния меду ними и от
взаимного расположения тел по отношению друг к другу. При увеличении размеров поверхностей эти влияния заметно
уменьшаются, и при
F
1
= F
2
– совсем исчезают.
2.4.6 Излучение и поглощение газов
Не просветлеет небо надо мною
Не бросит в душу теплого луча...
Н
. Некрасов
Х
арактер излучения и поглощения газов существенно отличается от излучения твердых тел. Одноатомные и двухатомные
газы обладают очень малой излучательной и поглощательной способностями. Многоатомные газы (CO
2
, H
2
O, SO
2
и др.)
обладают селективным спектром излучения, т.е. излучают и поглощают только в некоторых интервалах длин волн. На рис.
2.88 приведено распределение спектральных интенсивностей излучения абсолютно черного тела, серого тела и
многоатомного газа при фиксированной температуре
Т. Из рисунка видно, что при одних длинах волн λ газ излучает
практически так же как абсолютно черное тело (
a), при других – как серое (б), а при третьих – намного меньше или больше,
чем серое со степенью черноты
ε (в). Имеются интервалы длин волн, где излучение
вообще не происходит.
Излучение и поглощение газов происходит по всему объему, и излучательная
способность здесь зависит не только от длины волны и температуры, но и от
плотности газа и толщины излучающего слоя
S
A = f (λ, T, ρ, S).
Величина
S зависит от размеров и формы пространства, где находится газ. Так,
при плоскопараллельном газовом слое толщиной
δ S = 1,8 δ, у шара диаметром
d параметр формы S = 0,6 d, у цилиндра с L → ∞ S = 0,9 d.
Точный расчет лучистого теплообмена между стенкой и слоем газа очень
сложен, поскольку излучательная способность газа не подчиняется закону Стефана-
Больцмана. Практические расчеты ведут по эмпирическим формулам:
(
)
53
10053
2
,
CO
, TpSq =
,
(
)
3
6080
10053 TSpq
,,
OH
,
2
= и др.
Здесь р – давление газа в МПа; Т – абсолютная температура газа при излучении газа или температура излучающей стенки
при поглощении энергии газом.
Количество теплоты, воспринимаемое или отдаваемое газом при установившемся режиме будет
q
изл
= ε′
э
(q
г
– q
c
)
или
q
погл
= ε
э
(q
с
– q
г
) ,
где эффективная степень черноты системы ε
э
J
λ
J
λ
черное
тело
серое
тело
a
)
б
)
в
)
Рис. 2.88 Спектральная
интенсивность излучения газа

Страницы