Главная Процесс переноса теплоты



можно выразить зависимостью

Сг.с=(£>,ф.г-£эф,с)с, (18-39>

где Fc - поверхность стеики (оболочки).

Плотности потоков эффективного излучения газовой среды и стенки найдем по методу сальдо. По аналогии с ранее приведенными зависимостями для серых тел (17-6) они могут быть представлены зависимостями применительно к отдельным полосам излучения [Л. 74]:

Я.ф,с = (ЯоЛ,-[-9с.г(1-).

Черное излучение газа н стеики, соответствующее предельным значениям их степеней черноты, можно выразить соотношениями

/Т, у со /Тс у»

оо оо

где Ег и Ее - предельные степени черноты газа (рис. 18-6) при температурах газа и стенки. Степень черноты газа определяется зависимостью

>" a.(>,eii?i + fl2(>2«2g2"(£„W

Степень черноты стенки в пределах отдельных полос ДЯ можно принять равной интегральной степени черноты (сах~с)- Д-" стационарного теплового режима 9г.с=-9с.г-

Тогда с учетом приведенных выше зависимостей получим следующее расчетное уравнение для лучистого потока Qr.c, Вт, передаваемого от газовой среды к стенке:

Qr,c= -

(18-40>

Интегральные значения степени черноты (коэффициента поглощения) для смеси газов, как указывалось выше, в общем случае не равны сумме значений их для отдельных компонентов смеси. Так, дл!г смеси НгО и СОг степень черноты и коэффициент поглощения меньше суммы их значений для НаО и СОг, что объясняется частичным совпадением их спектров излучения:

=г = со.+ Чо-Дг- (18-41)

Степени черноты пара и двуокиси углерода берутся из графиков (18-4), (18-5) по температуре газа при соответствующих произведениях парциального давления на длину пути луча (р/). Приближенно средняя длина пути луча определяется из соотношения

tm, (18-42)

где V - объем газового тела; т=0,9 - поправочный коэффициент. 434



Данные по средней длине пути луча для газовых тел различной геометрической формы приводятся в литературе [Л. 88]. Поправка на отклонение от закона аддитивности для газовых смесей за счет взаимного поглощения излучения компонентами берется из графиков на рис. 18-7.

Предельные степени черноты газа прн Тг и 7"с берутся нз графика рнс. 18-6.

Если газ является селективно-черной средой, а стенка черной поверхностью, то расчетное уравнение упрощается:


Рис 18-8. к лучистому теплообмену между селективно-серым газом и серой стенкой.

Qr.<==C„fc

(18-43)

Рассмотренный метод расчета теплообмена излучением относится ж газовым средам, не содержащим взвешенных твердых частиц несго-ревших продуктов сгорания. В камерах сгорания топок и печей газовые потоки содержат указанные твердые частицы. Для расчета лучистого теплообмена в топках и печах существуют различные методики, приведенные в специальной .читературе [Л. 119, 134, 140, 189].

1S-7. СЛОЖНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Лучистый перенос может сопровождаться одновременным переносом тепла путем теплопроводности и конвекции. Совместный (комби-«нрованный) процесс .чучистого теплообмена и процесса теплопровод-яости или конвекции, а также всех трех видов переноса называют •сложным теплообменом.

. Среди процессов сложного теплообмена различают радиацнон-«о-конвективный и радиационно-кондуктивный теплообмен.

Раднацнонно-конвективный перенос теплоты является наиболее общим случаем сложного теплообмена; при этом теплота переносится яе только радиацией, но и теплопроводностью, и конвекцией.

В радиацконно-кондуктивном теплообмене имеет место перенос теплоты в неподвижной ослабляющей и теплопроводной среде путем излучения и теплопроводности.

Сложный теплообмен описывается системой уравнений, состоящей «3 уравнений энергии, движения и сплошности, к которым добавляются условия однозначности. Для модели сп.чошной среды уравнения сохранения массы и количества движения (см. гл. 4) остаются неизмен-«ыми. Уравнение энергии применительно к радиационно-конвективному стационарному теплообмену в однокомпонентной несжимаемой жидкости, поглощающей, испускающей и рассеивающей энергию излучения, будет иметь вид:

div 1?т -h div 9k Ч" div 1?р = 0; (18-44)

28. 435



здесь 9т, 9к и -соответственно векторы плотности теплового потока за счет теплопроводности, конвекции и излучения (радиации).

В общем случае эти величины изменяются в рассматриваемом пространстве. В уравнении (18-44) не учитываются возможные внутренние источники теплоты и диссипация механической энергии.

Граничные условия задаются различно в зависимости от постановки задачи. Различным образом могут быть заданы физические и оптические параметры среды и граничной поверхности [Л. 1, 163].

Задачи о совместном переносе энергии путем теплопроводности и излучения в общем случае являются весьма сложными, поэтому они решаются численными или приближенными методами. Однако применительно к оптически тонким и оптически толстььм слоям (§ 18-2) эти задачи имеют простые решения.

При отсутствии конвекции зависимость (18-44) с учетом того, что согласно закону Фурье дт=-Я,grad/, принимает вид:

div (Я, grad/) = div 9р.

Для одномерной и плоской задачи это соотношение переходит в зависимость

Лг. Ли.

dx dx что эквивалентно равенству

9= - x-f9p= const. (18-45)

Для случая оптически тонкого слоя радиационный перенос тепла согласно (18-34) определяется зависимостью

At As

откуда следует, что 9р не зависит от положения точки. Интегрируя зависимость (18-45), получаем:

9=-Т+9.- (18-46)

Полный поток q также не зависит от положения точки и определяется суммой потоков, переносимых теплопроводностью и излучением.

Для оптически толстого слоя среды согласно (18-23)

16о7-= dT

Подставляя эту величину в (18-45), имеем: После интегрирования получим:

q = -(t,-t,)+-(t\-t\). (18-47)

Уравнение (18-47) показывает, что и в случае оптически толстого слоя среды потоки 9т и q не зависят друг от друга, общий поток опре-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 [144] 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161


0.057