Излучение светящихся газов.

При сгорании топлива из-за наличия раскаленных частиц сажи и летучей золы образуется непрозрачное светящееся пламя, которое по своим эмиссионным качествам приближается к излучению твердых тел. Размеры этих частиц колеблются от 0,5 мкм до 0,25 мм; концентрация их в пламени различна и зависит от многих обстоятельств - рода топлива, способов его сжигания, способа подвода воздуха и др. Поэтому излучательная способность пламени (факела) колеблется в широких пределах и определить ее точно можно посредством специальных опытов.

Опытным путем установлено, что степень черноты факела зависит от вида топлива и конструктивного устройства топки. Для антрацитового пламени при слоевом сжигании она равна 0,4, для сажистого мазутного пламени 0,85.

В реальных условиях работы различных теплотехнических установок теплообмен имеет сложный характер, включающий в себя одновременно процессы передачи теплоты конвекцией, теплопроводностью и излучением. Так, передача теплоты от топочных газов к стенкам труб в котле и от стенки трубы - к жидкости осуществляется за счет теплоотдачи и излучения; суммарная плотность теплового потока от газов к стенке составляет

где q_K, q_n - конвективная и лучистая составляющие плотности теплового потока; е_ЭфСо - эффективная степень черноты стенки трубы.

В тех случаях, когда конвективная составляющая плотности теплового потто-ка превышает лучистую, в качестве основного расчетного процесса принимают конвекцию. Если главную роль в процессе теплообмена играет лучистый теплообмен (q_n > q_K), то влияние конвекции учитывается соответствующим увеличением степени черноты в, и плотность теплового потока определяется выражением

где е_к - конвективная составляющая степени черноты стенки, определяемая из соотношения

Рассмотрим сложный процесс передачи теплоты конвекцией, теплопроводностью и излучением через стенку толщиной 8, имеющий коэффициент теплопроводности X (см. рис. 2.3). Количество теплоты, которое передается от горячей жидкости с температурой г_Ж1 к единице поверхности стенки конвекцией и излучением, проходит через нее за счет теплопроводности и передается холодной жидкости с температурой г_Ж] конвекцией и излучением, одно и то же. Оно составляет:

Решая эту систему уравнений относительно разностей температур (>_Ж1 - f_cl),

(t_ci - foX (t_C2~ ?жг) и суммируя полученные выражения, получим

где ко - коэффициент теплопередачи сложного процесса теплообмена, представляющего совокупность одновременно протекающих процессов: конвективного переноса теплоты, излучения и теплопроводности. Коэффициент теплопередачи, т.е. знаменатель в выражении (3.21), учитывает коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стенки di, а₂, толщину и теплопроводность стенки 5/А, и процессы передачи теплоты излучением (условные коэффициенты теплоотдачи а_Л1 и а_л2).

С использованием коэффициента теплопередачи плотность передаваемого через стенку теплового потока рассчитывается по выражению