Лучистый теплообмен тела, расположенного внутри оболочки.

Когда внут-реннее тело с выпуклой поверхностью Fu с температурой Т и коэффициентом излучения С - &Со, взаимодействует с поверхностью F2 > F1 с температурой Т2 и коэффициентом Q = е2С0, радиационный теплообмен рассчитывается по фор-муле (2.70), где

При F = F2 имеем случай параллельных поверхностей, при F2>> F приве-денная степень черноты епр = 81.

Лучистый теплообмен тел, произвольно расположенных в пространстве.

В основе расчета лежит закон Ламберта. Расчетная формула:

где 8пр = 8i82 - приведенная степень черноты системы, Fp - расчетная поверх-ность теплообмена, ф - средний угловой коэффициент (коэффициент облученности), учитывающий взаимное расположение и форму взаимодействующих тел, их размеры и расстояние между ними. Средний угловой коэффициент облучения ф может быть определен разными методами - аналитическим, графоаналитическим, светового и электрического моделирования, описанными в специальной литературе. Значения ф для различных случаев (пучки труб, экраны и т.д.) приводятся в справочниках.

Излучение полупрозрачных сред существенно отличается от излучения твердых тел. В топках и газоходах котлов и в турбинах только трехатомные газы Н20, С02, S02 обладают поглощательной способностью, а прочие являются диатермическими (прозрачными). Спектр излучения газов - не сплошной, а прерывистый, и только в интервале длин волн, охватываемых полосами, осуществляются избирательное (селективное) поглощение и излучение. Излучение с прочими длинами волн проходит через толщу газа непоглощенным. Кроме того, в излучении газов, занимающих определенный объем, принимают участие не только поверхностные слои, но и глубинные. Представим себе некоторый плоский слой газа, толщина которого в направлении оси л: равна /. Пусть на граничной поверхности слоя интенсивность входящей лучистой энергии равна Е. По мере прохождения через слой лучистая энергия поглощается молекулами газа и ослабляется, интенсивность уменьшается: Е <ЕХ.

Это ослабление зависит от концентрации молекул и от толщины газового слоя, т. е. от парциального давления поглощающих лучи газов р в смеси и от эффективной толщины слоя газа /, т.е. от произведения pi. Эффективная толщина / зависит как от размеров, так и от конфигурации газового объема, заполняющего некоторую оболочку; она может быть приближенно вычислена по формуле I = 3,6 V / F, где V - объем; F - поверхность оболочки.

Экспериментальные исследования показали, что тепловое излучение газов зависит от температуры с показателем степени меньшим четырех. Однако для общности решения задач формулам придана функциональная зависимость от температуры в четвертой степени, при этом необходимую поправку вводят в степень черноты. Таким образом, формула для расчета теплового излучения газов с температурой Тг в окружающую среду имеет вид:

где 8Г - степень черноты газа, ег =/(Гг, pi).

Газовая среда всегда ограждена твердой поверхностью (оболочкой) с температурой Тс. Теплообмен со стенкой газовой среды, содержащей водяной пар и углекислый газ, рассчитывается по формуле

где ?эф = 0,5(sc + 1) - эффективная степень черноты стенки, учитывающая эффект отражения от стенки; ег = еСо2 + Р еН2о - суммарная степень черноты газовой смеси (водяного пара и углекислого газа); р - поправочный множитель, учитывающий более сильное влияние на степень черноты парциального давления водяных паров; Аг - поглощательная способность газов, равная

Степени черноты ?со2 и еН2о зависят от температуры Т, парциального давления р и толщины слоя газа / и определяются по графикам зависимостей

в, = /(Гг, р[), которые приводятся в теплотехнической литературе; там же содержатся данные по расчету поправочного множителя р.

С поглощательной способностью углекислого газа связана проблема «парникового эффекта» - потепления климата планеты вследствие увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли из-за сжигания каменного угля и углеводородного топлива. Длинноволновое тепловое излучение Земли частично задерживается молекулами ССЬ , атмосфера перегревается, тают льды Антарктики, Гренландии, горных ледников, повышается уровень мирового океана, растет число и сила наводнений, оползней и т.д.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >