Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
(4.69)
делах полосы) Къ (м ') :
(4.70)
64
С использованием этих данных степень черноты полосы рассчитали по формуле
8**=-
Ак.
^Eoxdk
(4.71)
да..
где ?- — спектральная степень черноты для исследуемои полосы, рассчитываемая в соответствии со статистической моделью и с учетом вращательной структуры.
Для определения альтернативного значения Къ в формулу (4.70) подставляли значение по формуле (4.71). Расчет для случая, характерного для одной из зон высокотемпературных печей (Т= 2233 К, S' = 1,137 м, Р = 1 атм (0,0981 МПа), РС02 = 0,087 атм), показал (рис. 4.22, табл. 4.7), что коэффициенты поглощения, полученные по нашему методу (селективно-серая аппроксимация с коррекцией) и по узкополосной модели, близки по своим значениям.
KJPcty (см-атмГ1
Рис. 4.22. Относительный спектральный коэффициент поглощения полосы 4,3 мкм С02 ^Чт/Рсо2: ^ — огибающая по узкополосной модели; 2 — усреднение по методике В. Г. Лиси-енко и Ю. А. Журавлева; 3 — усреднение по данным узкополосной модели; рС02 — параметр узкополосной модели
Таблица 4.7
Сопоставление различных методов нахождения среднего для полосы коэффициента поглощения
Методика Формула ACOz, СМ 1 EXz Ккг, И'1 Ошибка, %
Узкополосная модель (4.71) 420 0,854 1,696 0,0
Коррекция по методу ЛЖ (4.67Н4.70) 417 0,875 1,829 7,8
Прямоугольная модель без коррекции (4.67) 417 0,998 7,57 446,0
3. Лисиенко В.Г. и др.
65
Значение же коэффициента, полученного из условия полностью перекрывающихся линий {Къ = РС02 aJAcaJ, более чем в четыре раза превышает коэффициент, учитывающий структуру линий в полосе.
В формулах (4.67)-(4.70) используется значение эффективной длины луча S' объемной зоны. При использовании метода Монте-Карло для определения обобщенных коэффициентов излучения и применении ЭВМ большого быстродействия становится возможным определение интегральной степени черноты газа (по аппроксимирующим формулам) на каждом луче единичного испытания после определения длины S этого луча в пределах объемной зоны.
После этого с использованием S вместо S' проводится вся описанная выше процедура распределения энергии по полосам спектра и определяется доля поглощения этого луча в пределах каждой полосы спектра. Такая процедура позволяет избавиться от достаточно неопределенной, особенно для селективных тел, величины эффективной длины луча и скорректировать расчет.
- Сажистые частицы пламени
Степень черноты светящегося факела зависит от концентрации и размеров сажистых частиц. Поэтому в расчетах реальных факелов оказывается необходимым оценивать как изменение концентрации сажистых частиц по длине факелов, так и определять влияние размеров сажистых частиц на спектральную и интегральную степень черноты.
Исследования размеров сажистых частиц факелов природного газа и мазута в котельных установках и мартеновских печах свидетельствует, что в основном это частицы сравнительно мелкие. Можно полагать, что и в других печах, температурные условия которых находятся в диапазоне температур, характерных для топок котлов и мартеновских печей, эти закономерности сохраняются. При этом особую роль играет изучение особенностей излучения так называемого “эталонного” слоя, или слоя сравнительно мелких сажистых частиц. При этом если ранее, особенно при расчетах топок котельных агрегатов, применялись данные по излучательным свойствам аморфного углерода, то в работе В. Г. Лисиенко и Б. С. Балабанова эти данные были уточнены путем использования радиационных свойств сажистых частиц, отобранных непосредственно из пламени.
При рассмотрении радиационных свойств частиц большую роль играет относительная величина, характеризующая соотношение диаметра частиц d и длины волны излучения X, называемая показателем дифракции
р = ndfk. (4.72)
66
_ “Эталонный” слой сажистых частиц
Спектральный коэффициент поглощения сравнительно мелких сажистых частиц (показатель дифракции р < 0,2-й),4, диаметр частиц d < 0,040 мкм) приблизительно линейно зависит от их диаметра, и тогда, как известно, последний исключается из формул для определения коэффициента поглощения. Такой слой частиц может считаться своеобразным эталоном. При этом рассеянием излучения на таких мелких частицах в расчетах можно, как известно, пренебрегать. При рассмотрении спектральных характеристик ставили цель уточнить распределение спектральной интенсивности излучения в светящемся факеле при сравнительно высоких температурах (эти данные рекомендуется использовать в расчетах теплообмена).
Кроме того, устанавлена связь интегральных и спектральных характеристик для слоя сажистых частиц, оценены возможности и точности теоретического подхода к определению интегральных радиационных характеристик пламени на базе его спектральных характеристик. Это было необходимо для правильной формулировки требований к построению эквивалентной серой модели теплообмена (принятой для сравнения с селективной моделью). Были проанализированы данные по комплексным показателям преломления частиц аморфного углерода, выведены расчетные формулы для определения спектральных и интегральных степеней черноты такого слоя частиц. Большой интерес представляют исследования по комплексным показателям преломления сажистых частиц, отобранных непосредственно из факела пропана и ацетилена (В. Далзел и А. Сарофим). Эти частицы имеют некоторое содержание водорода, структура кристаллической их решетки и содержание свободных электронов отличаются от таковых для частиц аморфного углерода. Поэтому электро-оптические свойства таких частиц пламени отличаются от электрооптичес-ких свойств частиц аморфного углерода, и эти свойства могут быть использованы в расчетах теплообмена для реальных факелов.
