ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы расчета коэффициентов взаимного лучистого теплообмена из "Лучистый теплообмен в печах и топках " Из вышеизложенного видно, что в принципе для серой среды, для любого расположения поверхностей, непосредственным интегрированием можно найти величины обобщенных угловых коэффициентов и степеней черноты для произвольных объемов. Для этого достаточно задать коэффициенты поглощения и. При несерой среде величины степеней черноты объемов можно определять по зависимости суммарного излучения среды от длины пути луча, приводимой для углекислого газа и водяного пара на рис. 43 и 44. Величины обобщенных угловых коэффициентов при равновесном излучении среды и поверхностей можно определять по этим же данным, по равенству (4-155), учитывая, что при этом поглощательные способности среды равны ее степеням черноты. Если температуры среды и поверхности не равны, то при определении поглощательных способностей газовой среды можно пользоваться формулой (3-75). Однако практически решение таких задач из-за сложности вычислений встречает большие трудности. В последнее время в результате применения электронных счетных машин возможности таких расчетов значительно расширились. Во многих случаях при определении оптико-геометрических характеристик довольствуются приближенными методами, ориентируясь при этом на точные подсчеты, сделанные применительно к простейшим геометрическим формам. Ниже рассмотрены три способа определения степеней черноты. [c.185] Первый способ основан на использовании таблицы для эффективных длин пути луча для различных геометрических форм, составленной в свое время Хоттелем [53], которую приводят во многих руководствах по теплопередаче. Пользуясь такой таблицей, находят для заданного объема величину эффективного пути луча, после чего определяют величину полусферического излучения, соответствующую этой величине. [c.185] Во втором способе подсчитывают сначала величину 6 и по ней определяют 8 или )из непосредственно по графикам типа рис. 99 или для газов по рис. 103 и 104. При этом кривую, по которой определяют эти величины, следует выбирать на основе сравнения данной геометрической формы с формами, для которых имеются кривые излучения. Для округленных объемов следует пользоваться кривой, построенной для шара, для расплющенных объемов—кривой, построенной для слоя, и т. д. Для объема, разрезанного пучком труб, можно для серого излучения пользоваться кривыми 4 или 5 по рис. 99. Можно также пользоваться способом, описанным И. Р. Микком [93, 94]. Этот способ дает, по-видимому, довольно точный результат. [c.186] Различие между обеими формулами интересно с принципиальной стороны. В обычно применяемой формуле (5-62) излучение рассматривают как поверхностное явление. В действительности же излучение есть объемное явление и только в частном случае, когда произведение й велико, оно может принимать характер поверхностного явления. Формула (5-63) подчеркивает объемный ха рактер излучения. При этом в случае очень малых величин габ объемный характер излучения проявляется со всей определенностью. Коэффициент использования в этом случае близок к единице, а количество излученной энергии почти пропорционально величине излучающего объема и не зависит от величины его поверхности. При больших аб центральное ядро излучающего объема теряет свое влияние на процесс излучения поэтому излучение начинает проявляться как поверхностное явление. Коаффициент е в формуле (5-62) получается почти постоянным, равным для серого излучения единице, количество излученной энергии при этом почти пропорционально величине излучающей поверхности. [c.186] Рассмотренный приближенный метод определения излучения геометрических форм легко применим к серому излучению. Применение его к излучению газов затруднено тем, что степени черноты излучающих газовых объемов зависят от температуры газа. Поэтому для расчета потребуется целый набор графиков, подобных изображенным на рис. 103 и 104. [c.186] На рис. 109 даны величины ошибок в определений степеней черноты слоя и шара по формуле (5-7), если принять фэф =0,92 0,85 и 0,76. Область положительных ошибок соответствует случаю, когда дейстаитель-ные значения степени черноты объема меньше подсчитанных по формуле. Для всех случаев получается закономерный ход зависимости величины ошибки от аб. При об О она принимает максимальное отрицательное значение, при увеличении б абсолютная величина ошибки уменьшается, переходит через нуль в положительную область, достигает максимума при аб= 1,5- в зависимости от геометрической формы и принятой величины фэф. после чего плавно уменьшается. [c.187] В настоящее время при расчетах лучистого теплообмена чаще всего пользуются величиной г 5эф =0,90. Можно думать, что она дает в большинстве случаев слегка завышенные значения степеней черноты. Однако для практических расчетов лучистого теплообмена в печах и топках, впредь до дальнейших уточнений, можно рекомендовать пользоваться этой величиной. [c.188] В нашей работе [5] мы рекомендовали более высокое значение г 3эф =0,92, ориентируясь на излучение шаровых объемов и предполагая, что объемы прямоугольных параллелепипедов будут давать близкие к ним степени черноты. Оказалось же, что они дают степени черноты, более близкие к слою. [c.188] В случае объемов с очень малой величиной аб значения -фаф будут близки к единице. Однако такие объемы в теплотехнической практике не встречаются. [c.188] Определение коэффициентов взаимного лучистого теплообмена между поверхностью и объемом и между объемами представляет большой интерес с точки зрения задач расчета лучистого теплообмена зональным методом. Эти коэффициенты для серого излучения можно определить непооредственным интегрированием по формулам (4-164) и (4-180). В гл. 4 было показано, что их можно выразить через обобщенные взаимные поверхности между поверхностями. Это обстоятельство во многих слу-,чаях может сильно облегчить расчет коэффициентов взаимного лучистого теплообмена. [c.189] Для случая лучистого теплообмена между поверхностью г и объемом q надо составить алгебраическую сумму обобщенных взаимных поверхностей между поверхностью i и поверхностями, ограничивающими объем. Те поверхности объема, которые обращены к поверхности i наружной стороной, следует брать со знаком плюс , а те, которые обращены внутренней стороной, — со знаком минус . Согласно формулам (4-192), полученная сумма будет равна коэффициенту взаимного лучистого теплообмена между поверхностью и объемом. [c.189] Последний способ удобно применять в том случае, когда в порядке решения задачи надо найти все коэффициенты взаимного лучистого теплообмена между поверхностями, между поверхностями и объемами и между объемами. Сначала находят первые, потом вторые и, наконец, последним способом определяют коэффициенты между объемами. [c.190] Задача определения коэффициентов взаимного лучистого теплообмена имеет большое практическое значение в связи с разработкой методов зонального расчета лучистого теплообмена. Поэтому следует стремиться составить таблицы и номограммы для определения этих коэффициентов в разных случаях расположения поверхностей и объемов как для серой среды так и для газовых объемов. Задача эта представляет большие трудности благодаря тому, что приходится учитывать влияние значительного числа параметров. В принципе наиболее правильно в качестве основного материала для расчетов брать коэффициенты взаимного лучистого теплообмена между поверхностями, коэффициенты же взаимного лучистого теплообмена между поверхностью и объемом и между объемами определять по величинам коэффициентов взаимного лучистого теплообмена между поверхностями (взаимными поверхностями), пользуясь изложенными выше способами. Однако при этом требуется большая точность расчетов, так как коэффициенты взаимного лучистого теплообмена между объемами, небольшие сами по себе, получаются в виде алгебраической суммы большого числа слагаемых. Примером составления графиков для коэффициентов взаимного лучистого теплообмена служат данные в статье Хоттеля и Кохена [78]. [c.191] Интересные материалы по определению угловых коэффициентов содержатся в статье [101]. [c.191] В последние годы появился ряд работ, посвященных экспериментальным методам определения угловых коэффициентов [102—108]. Эти методы заслуживают внимания. Однако до настоящего времени они не получили распространения для практических расчетов. В последнее время все больше распространяются расчетные методы определения угловых коэффициентов с помощью электронных счетных машин. [c.191] Вернуться к основной статье