ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Излучение трехатомных газов из "Лучистый теплообмен в печах и топках " Излучающий объем мартеновских и нагревательных печей, топок котельных агрегатов и других промышленных аппаратов заполнен излучающим газом с вкрапленными в него частицами угольной пыли, кокса, золы, сажи, плавильной пыли. Поэтому излучение такого объема складывается из излучений газа и твердых частиц. Газ дает селективное излучение, твердые частицы — сплошное. Излучение твердых частиц в части спектра, общего с излучением газа, складывается с излучением последнего, а в остальной части свободно выходит из газового объема. [c.95] Ранее считалось, что топочная среда практически не рассеивает лучистую энергию, однако последние исследования [38] показали, что в среде, содержащей частицы угля, золы, кокса, рассеяние Энергии значительно. [c.95] Продукты полного сгорания топлива содержат углекислый газ, водяной пар, азот, кислород и в небольших количествах — сернистый ангидрид. В теплотехнических агрегатах практическое значение имеет излучение первых двух. Излучение сернистого ангидрида очень невелико благодаря небольшому его содержанию в дымовых газах. В большинстве случаев его отдельно не учитывают. [c.95] Кроме продуктов полного сгорания, в камерах печей И топках содержатся также продукты неполного сгорания окись углерода, углеводороды. Данных о влиянии излучения этих газов на лучистый теплообмен в промышленных аппаратах нет, и при расчете лучистого теплообмена их излучение не учитывают. [c.95] Состав дымовых газов меняется по длине факела. Учесть это изменение при расчете радиационного теплообмена не представляется возможным. Поэтому практические расчеты радиационного теплообмена ведут по составу дымовых газов в конце камеры. Это упрощение в известной степени оправдывается тем соображением, что процесс горения обычно интенсивно протекает в начальной, не очень большой части камеры, и поэтому большая часть камеры бывает занята газами, состав которых близок к его составу в конце камеры. В конце ее почти всегда содержится очень немного продуктов неполного сгорания. [c.95] Проведено много опытов по определению полос поглощения (излучения) газа. Разными исследователями получены различные данные по этому вопросу. Это объясняется, вероятно, тем, что ширина полос зависит от температуры газа и, кроме того, при увеличении толщины слоя газа усиливается излучение областей спектра с малой излучательной способностью в соседстве с излучающими полосами. [c.97] В теплотехнических расчетах для углекислого газа обычно принимают три основные полосы. [c.97] Для полосы 1 максимум излучения при Я,=2,7 мкм для полосы 2 — при А,=4,3 мкм и для полосы 3 — при А,= 15 мкм. Кроме того, учитывают также полосу малой интенсивности с максимумом излучения при Я=2,05 мкм (полоса 0). [c.97] Из формулы (3-47) видно, что если величина ] не зависит от давления, т. е. справедлива гипотеза Бугера Беера, то степень черноты однозначно определяется произведением рх. В действительности эта гипотеза в точности не соблюдается, а может рассматриваться лишь как приближенная. При одинаковых величинах рх поглощательные способности (степени черноты) углекислого газа и водяного пара при различных парциальных давлениях неодинаковы (рис. 43, 44 — см. вклейку). Для углекислого газа при общем давлении смеси газов, равном атмосферному, отклонение от гипотезы Бугера Беера не велико и поэтому в теплотехнических расчетах не учитывается. Однако при давлениях газа, превышающих атмосферное, эти отклонения значительны. Для водяного пара, даже при давлении смеси газа, равном атмосферному, отклонения от гипотезы Бугера Беера значительны и должны учитываться. [c.99] Первоначальные расчеты излучения [41], сделанные А. Шаком, значительно отличаются от данных, полученных опытным путем. Поэтому для углекислого газа этот расчет был уточнен [40] на основе новых материалов по спектральным характеристикам излучения с последующей корректировкой по результатам опытных данных по излучению газа. Окончательная формула для излучения углекислого газа, полученная А. Шаком, по мнению автора, дает хорошее совпадение с опытным материалом. Для водяного пара такое уточнение формул не было сделано из-за отсутствия достаточного материала по спектральным характеристикам излучения газа. Теория вопроса о спектральном излучении газов рассмотрена в книге [42]. [c.100] На рис. 43 и 44 даны эти графики. По оси абсцисс отложена температура газа, а по оси ординат — величина степени черноты. Зависимости даны в виде системы кривых для различных приведенных длин луча Хцр=р1. Графики построены для давления смеси газов, равного 1 аг. [c.100] Величина е для углекислого газа взята по графику рис. 43. График излучения для водяного пара построен для парциального давления водяного пара, равного нулю, поэтому степень черноты полученная по рис. 44, должна быть умножена на поправочный коэффициент по рис. 45, зависящий от парциального давления водяного пара. График, изображенный на рис. 45, построен по данным [48]. Аналогичный график В. Н. Тимофеева и Э. С. Карасиной содержит значения поправок только для парциальных давлений водяного пара до 0,4 ат [50]. В этой области давлений он совпадает с рис, 45, за исключением кривой р1=500 см-ат (- 500 кн1м), для которой поправочный коэффициент в графике В. Н. Тимофеева и Э. С. Карасиной имеет немного более высокие значения, чем это получится по рис. 45. [c.100] Когда общее давление смеси газов отличается от атмосферного, значения степеней черноты, найденных по диаграммам, п жазанным на рис. 43 и 44, следует умножать на поправочные коэффициенты Ссо, и Сн,о, взятые по кривым рис. 46 и 47 [48, 53]. [c.102] В теплообменных аппаратах всегда происходит одновременное излучение углекислого газа и водяного пара. Полосы излучения каждого из этих газов частично налагаются одна на другую. Из формулы (2-156) видно, что при этом излучение среды, заполненной обоими этими газами, будет меньше суммы излучений каждого газа в отдельности, т. е. [c.102] В работе [44] сделана попытка определить величину поправки Л . Однако полученные данные были недостаточно точны для того, чтобы установить количественные зависимости явления. Авторы многих руководств приводят график для определения величины Де [48 53 54 строенный по теоретическим расчетам Эккерта. Он показан на рис. [c.102] Берлянд и А. И. Чарушниковым [52] были проведены определения величины Де, представленные на рис. 49. Эти материалы относятся в основном к малым величинам р1, и поэтому они в какой-то степени дополняют данные рис. 48. Однако необходимо отметить, что величины Де по рис. 49 получаются более высокие, чем по рис. 48. Вопрос о величине поправки Де в настоящее время нельзя считать решенным окончательно. Несомненно, что величина Де невелика. Поэтому при расчете лучистого теплообмена чаще всего ее принимают равной нулю, т. е. полагают, что излучение смеси углекислого газа и водяного пара равно сумме излучений обоих этих газов в отдельности. [c.102] В книге Мак-Адамса [53] приведены данные по степеням черноты сернистого ангидрида, окиси углерода и аммиака. Однако эти данные не очень точны. [c.102] Формула (3-56) представляет собой выражение степени черноты газа в виде степенного знакопеременного ряда. Подынтегральная функция в формуле (3-52) представляет собой сходящийся ряд. Поэтому и ряд (3-56) также сходится. Цри малых толщинах излучающего слоя величина е хорошо аппроксимируется первыми членами ряда. По мере величения х приобретает значение все большее число членов ряда. [c.103] Вернуться к основной статье