Излучение газов

Тела с параллельными поверхностями. Если тела имеют поверхности, незначительно отличающиеся по размеру или равные между собой, т.е., то угловой коэффициент излучения. Это означает, что вся энергия с тела 2 попадает на тело 1. Расчеты выполняются как для системы тел с параллельныи поверхностями.

Тепловое излучение

Тепловое излучение представляет собой процесс распространения внутренней энергии излучающего тела с помощью электромагнитных волн.

Излучение характеризуется длиной волны

где -частота колебаний;

м/с - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме.

Тепловыми свойствами обладает часть светового излучения и инфракрасное с длиной волны l = 0,4 – 800 мкм. Поток излучения, подающий на тело, можно разделить на поглощенное, пропущенное и отраженное. Если весь падающий тепловой поток принять за единицу, то

А + R + D = 1,

где А - поглощательная способность, R – отражательная способность, D – пропускательная способность.

Если тело поглощает весь падающий тепловой поток – абсолютно черное тело, большинство тел в природе серые. Степень черноты тела определяется величиной.

Для твердых тел и жидкостей: D=0: A + R = 1.

Для газов: R=0: A + D = 1.

Закон Стефана – Больцмана. Плотность теплового потока прямопропорциональна абсолютной температуре в 4 степени.

Для серых тел закон имеет вид

,

где с₀ = 5,67 Вт/(м²К⁴) — излучательная способность (коэффициент излучения) абсолютно черного тела,

с - излучательная способность (коэффициент излучения) серого тела, Вт/(м² К⁴⁾;

e - степень черноты; e < 1 - энергия излучения серого тела меньше, чем энергия излучения черного тела при той же температуре.

Теплообмен излучением между телами

Одно тело внутри другого - «тело и его оболочка». Результирующее излучение

, Вт

где приведенная степень черноты рассматриваемой системы тел

.

Здесь. -угловой коэффициент излучения с одной поверхности на другую (с оболочки на тело).

Вт/м²

приведенная степень черноты:

Во многих случаях необходимо учитывать поглощение и излучение газовых сред, которое существенно отличается от поглощения и излучения твердых тел. Если рассматривать теплообмен от продуктов сгорания топлива, то заметной излучательной и поглощательной способностью обладают трех- и многоатомные газы (СО₂, Н₂О_(пар), SО₂ и другие). Одно- и двухатомные газы прозрачны для тепловых лучей. Излучательная способность многоатомных газов зависит от парциального давления Р компонентов, толщины слоя и температуры Т.

,

При теплообмене между газовой средой и твердой оболочкой (стенкой) величина определяется выражением

,

где V-объем газа, f_c – поверхность оболочки.

Значения ε_г принимаются из графиков в зависимости от типа и температуры газа.

Степень черноты газа можно определить также по выражению

,

где К - коэффициент ослабления среды;

r_S = r_CO2 + r_H2O - объемная доля излучающих компонентов газовой смеси;

- эффективная толщина излучающего слоя, м.

Коэффициент ослабления газовой среды определяется

.

В условиях сложного теплообмена тепловой поток от газов к стенке может быть определен как сумма потоков, передаваемых конвекцией и излучением, т. е.

.

Значение условного коэффициента теплоотдачи излучением α_л определяется в этом случае из равенства

,

где ε_гс – степень черноты газа при температуре поверхности.

Дата добавления: 2014-01-04