ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы РАДИАЦИОННЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ПЕЧЕЙ из "Основы общей теории тепловой работы печей " Как следует из самого определения радиационного режима работы печей, внешняя теплоотдача в данном случае осуществляется только лучеиспусканием или лучеиспускание имеет доминирующее значение, и поэтому другими видами теплоотдачи можно без существенной погрешности пренебречь. [c.196] Аналитическое исследование лучистого теплообмена в ограниченном пространстве при наличии поглощающей и рассеивающей среды проводилось в работах Е. С. Кузнецова [135], Г. Л. Поляка [136], А. С. Невского [137], С. Н. Шорина [138], Ю. А. Су-ринова [139] и др. Особенность результатов этих аналитических исследований заключается в том, что в них устанавливается принципиальная возможность учитывать влияние среды с любым распространением температуры и физических свойств, селективный характер поглощающей способности газа и, наконец, явление рассеивания лучистой энергии в среде. [c.196] В своем теоретическом исследовании Г. Л. Поляк [136] выводит систему интегральных уравнений лучистого обмена, составленных с использованием результирующих (сальдо) потоков. Если известны поле температур и поля коэффициентов поглощения и рассеивания, то с помощью указанных интегральных уравнений возможно определить поля сальдо интенсивности теплообмена на поверхностях и в объеме или решить обратную задачу. [c.196] Для характеристики лучистого теплообмена в движущейся среде, если в ней происходит тепловыделение, применяется некоторое условное понятие лучистой температуры, которая для состояния термодинамического равновесия, характеризуемого равенством всех температур в системе, представляет собой величину, характеризующую совокупность поступающей в данный элемент объема лучистой энергии со всех мест рассматриваемого рабочего объема и является, таким образом, интегральной величиной. [c.197] Если среда серая и неподвижная, то лучистая и кинетическая температуры будут совпадать. Лучистая температура может быть выше кинетической, если температура среды растет по направлению к поверхности (среда греется), и ниже кинетической, если среда охлаждается. При больших скоростях движения среды лучистая температура приближается к кинетической. На основании излол енного мол но прийти к выводу, что теплопередача излучением от продуктов горения возрастает, если их направлять на поверхность нагрева, а не вдоль последней, и т. д. [c.197] В исследованиях Ю. А. Суринова [139, 141] и др. построена и обоснована общая классификация основных видов излучения. Общая теория теплового излучения строится как теория векторного поля для всех параметров лучистого обмена, в результате чего устанавливается связь между вектором поля излучения и интегральными уравнениями, описывающими излучение. [c.198] Последние, с физической точки зрения, являются уравнениями состояния неравновесных излучающих систем. В указанном исследовании рассматриваются возможности получения единственного решения интегральных уравнений и подчеркивается, что только на базе интегральных (но не дифференциальных) уравнений могут быть получены уравнения, имеющие общий характер и позволяющие получить более точные решения. [c.198] На основе изложенного может быть сформулировано обобщенное уравнение энергии с учетом различных видов теплообмена (лучеиспускание, конвекция, теплопроводность), связанных с движением среды, наличием источников и стоков тепла, нестаци-онарности режима и работы объемных сил и сил трения. Задача о лучистом теплообмене, таким образом, является частным случаем этой весьма широкой постановки вопроса. Определение отдельных функций, входящих в общее уравнение энергии, строго математическим путем пока представляет непреодолимые трудности. В частности, при решении задач по лучистому теплообмену необходимо знать температурное поле и поле коэффициентов поглощения. Первое из них является результатом одновременно протекающих процессов тепловыделения и теплоотдачи, связанных с процессами горения и движения среды, т. е. с явлениями как кинетического, так и диффузионного характера, чаще всего не поддающихся точному математическому описанию. [c.198] Таким образом, можно сделать вывод, что охарактеризованные выше аналитические решения для большинства сложных случаев, для которых характерно одновременное протекание процессов горения и теплообмена, пока, если говорить о строго математическом подходе, не доведены до инженерных решений. [c.198] Существенное значение для инженерных расчетов имеет их упрощение за счет апроксимации интегральных уравнений излучения с помощью конечной системы алгебраических уравнений излучения, позволяющей определять плотности различных видов излучения в излучающей системе заданной конфигурации для заданных полей температур и оптических констант на границе системы. [c.198] Апроксимируя интегральные уравнения излучения с помощью системы алгебраических уравнений Ю. А. Суринов получил следующее общее уравнение для расчета системы (определение результирующего теплового потока), состоящей из граничных и п объемных зон. [c.199] Наибольщие трудности представляет определение разрешающих угловых коэффициентов однако в некоторых случаях они могут быть определены с помощью светового моделирования или графоаналитическим путем. [c.199] Аналитические исследования в области лучистого теплообмена расширили наши представления о теплопередаче лучеиспусканием, существенная зависимость которой от процессов горения и гидродинамики, т. е. от организации движения газов в рабочих камерах печей, является теперь очевидной. [c.199] Поскольку строгий математический расчет комплекса взаимосвязанных процессов горения и теплообмена не может быть использован для построения общей теории радиационного режима теплообмена в печах, приходится прибегать к некоторым упрощающим предпосылкам. Поле лучистых потоков Q в рабочей камере печей определяется полем температур Т, полем оптических констант е (рассеивание лучистой энергии средой не учитывается) и полем угловых коэффициентов (геометрические характеристики системы). [c.199] Учитывая вышеизложенное, для анализа вопроса воспользуемся сначала простейшим примером предположим, что поверхность кладки представляет собой две параллельные бесконечные плоскости (взаимные угловые коэффициенты ф равны 1), пространство между которыми заполнено пламенем. [c.200] Пусть Q и Qk — эффективные тепловые потоки соответственно для поверхности нагрева и кладки, Qn и Oj — падающие лучистые потоки от пламени на металл и кладку, е , вк и е —степени черноты, 7 , и 7п— результирующие потоки. [c.200] Так как в уравнении (126) величины и 3п взаимно тесно связаны, то целесообразно исключить путем подстановки его значения из выражения (125) в уравнение (124). После преобразования получим. [c.201] Таким образом, определяющей характеристикой направленного лучистого потока является величина удельного падающего лучистого потока (ккал час) от пламени на единицу ограждающей поверхности, а термин направленный здесь и ниже применяется в указанном выше условном смысле. [c.202] Поэтому при 7п= onst максимально возможная теплоотдача радиацией на поверхность нагрева Достигается при 7к = О, что может иметь место при так называемой идеальной кладке, т. е. кладке, тепловое сопротивление которого равно бесконечности. [c.202] Вернуться к основной статье