Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
13. ЛУЧЕИСПУСКАНИЕ (РАДИАЦИЯ) ГАЗОВ
Газы так же, как и твердые или жидкие тела, могут излучать и поглощать лучистую энергию. При расчете теплообмена между стенкой и жидкостью, в виду сравнительно малой разности температур, доля теплового излучения по сравнению с теплоотдачей за счет конвекции и теплопроводности весьма незначительна и ею пренебрегают. В случае же газов, разница температур между стенкой и газами иногда бывает значительной (например, при обогреве труб дымовыми газами) и тепловое излучение играет существенную роль.
Одноатомные и двуатомные газы для тепловых лучей практически прозрачны, поэтому их способность к лучепогло-щению и лучеиспусканию ничтожна и при практических расчетах может не учитываться.
Значительной лучепоглощательной и лучеиспускательной способностью обладают многоатомные газы, в частности СОг, SO2 NH3, пары H2O и др.
В отличие от твердых тел, которые излучают и поглощают лучистую энергию любых длин волн, газы излучают и поглощают энергию определенных интервалов длин еолн. При практических расчетах количество тепла (дл), переданное от газов
(IX, 53)
230
1
к стенке лучеиспусканием, можно найти по приближенной формуле:
2,45 е„+Is
g
T \ 4 i S
100
In
100
ккал\я^яасу (IX, 54)
где Tg и T03 — средние температуры газа и стенки, 0K;
?ш — степень черноты стенки (можно взять из табл. 34);
?g—степень черноты газа:
5R0a + Sh3O
(IX, 55)
где ?ro3 и єн2о — степени черноты углекислоты и водяных паров при средней температуре tg газовой смеси.
Значения SrO2 и еНао зависят от средней длины (/) луча в газовом слое и парциального давления соответствующих компонентов в газовой смеси.
Длинна луча / в случае пучка труб может быть определена по формуле [38j:
/=1,87(^ + ^)-4,1^,
(IX, 56)
где S1 и S2- шаг труб по ширине и глубине пучка (см.
фиг. 23), м; d— наружный диаметр труб, м.
Парциальные давления найдутся по формулам:
P
HoO
RO.
РУ
9
РУн*о
(IX, 57)
где р —общее давление газовой смеси; в случае трубчатых
печей можно принять р=\ ата; _yRO — мольная концентрация CO2; если в газовой смеси
содержится SO2, то последний приплюсовывается к количеству CO2; 0 — мольная концентрация водяных паров в газовой
У к
смеси.
Значение ErO2 можно определить по фиг. 81 в зависимости от средней температуры tg газовой смеси и произведения Pm1O-I (м. ата).
і Величина еНао, кроме температуры tg и произведения рн2о-1 (м-ата), также зависит от парциального давлениярн2о (ата). I !оэтому ?нао можно найти по формуле
єн„о
(IX, 58) 231
где •'!!,о—степень черноты водяного пара без учета поправки
на парциальное давление (определяется пофиг. 82); ? — поправочный коэффициент, учитывающий парциаль-ь^ ное давление водяных паров (определяется по
фиг. 83).
При расчетах иногда используется условная величина ал> Называемая коэффициентом теплоотдачи излучением газов
18 2&
Фиг. 81. Степень черноты углекислоты (?С02)'
и представляющая собой частное от деления количества тепла, отданного за счет излучения газов (дл ккал/м2. час) на разность температур между газами и стенкой, т. е.
а
Ял
2,45(еш+1)а^(^Л
T
л
Т,
s
T
T
s
100 )
T
100
ккал Iмг. час. 0C
UX1 59)
232
Пріг приближенных расчетах иногда используется эмпири ческая формула Нельсона [39]
где t
S
ал = 0,022 tg + 0,15, ккал/м*. час. 0C, средняя температура газовой смеси, 0C
(IX, 60)
Фиг. 82. Степень черноты водяного пара в'но без учета поправки
на парциальное давление.
Если теплоотдача от среды к стенке (или наоборот) происходит как за счет конвективного теплообмена, характеризуемого коэффициентом теплоотдачи соприкосновением (ас), так и за счет радиации, характеризуемой коэффициентом тепло-
г
233
отдачи излучением (ал), то общее количество тепла, перешедшее от среды к стенке, можно определить по выражению:
Я = Oc + ал) {tg — tw ) = a(t
s
ію) KK(X9 лJM2 час, (IX, 61)
где а = ас + а
л
— суммарный коэффициент теплоотдачи, ккалм2. час? С.
Фиг. 83. Поправочный коэффициент р, учитывающий парциальное давление водяных паров
14. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Переход тепла от одной среды (жидкости или газа) к другой через твердую стенку называется теплопередачей. На фиг. 84 показана схема теплопередачи отгорячей среды
с температурой tx к холодной с температурой t2t через трехслойную плоскую стенку. Температура на границе каждого слоя обозначена через
и т. д.
I
J ¦.
О
Фиг. 84. Схема
X
теплопередачи через плоскую стенку
многс слойную
На схеме показана ломаная кривая изменения температуры в направлении оси х.
234
Количество тепла qt переданное от горячей жидкости к стенке., равно количеству тепла, переданного через любой слой стенки, и от стенки к холодной жидкости, т. е.
q = ax(tx— T1), ккал/м1. час
ч
Я
• S1 V
г X.
S2 \
T2 Xg , ,
4
(IX, 62)
Я
X
в
8.
4 Jj
q = a2(z
U)9
tj
)
Решив каждое из
приведенных уравнении относительно разности температур, и, складывая получающиеся уравнения, можно найти
а
A9
а
X
(IX, 63)
2
откуда
Я
1 , + 82 * , о,
а
