Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Результирующий поток теплообмена излучением между поверхностями 1 и 2 будет
// /, - J2 18 450 - 21 370 олой _ . 2
^1^2 = -17^---І709---2628 Вт/М-
б) Температура газа может быть определена из уравнения
У! ~Eh
ft . .// // I Qg
*i $ 5 ^ (Чез ^^1^2- l/8g •
18 450-5,67-КГ8!! - 2776 + 2628 =-щ-х-1,
T8 = 770 К.
в) Когда газа между поверхностями нет, значения (^1)" и q" рав-
V /рез і ~^ 2
ны и определяются уравнением (6.88):
„ „ ЕЪХ-ЕЬ> (5,67-10"8) (б004 - 8004)
(Че. = <7i^2= 1 + P1Ze1 + P2Ze2 - 1+0,8/0,2 + 0,4/0,6 - - 2802 Вт/м2-
Заметим, что плотность результирующего теплового потока, подводимого к поверхности 1, уменьшается при наличии газа благодаря излучению газа. Плотность результирующего потока теплообмена излучением между пластинами также уменьшается при наличии газа, потому что газ поглощает часть энергии излучения, проходящего между пластинами.
Излучение 331
В примере 6.13 были рассмотрены две бесконечные пластины, для которых Fi-^2 = 1, и поэтому угловые коэффициенты не учитывались. Если поверхности имеют конечные размеры, то схему тепловой цепи нужно изменить для того, чтобы учесть неравенство единице угловых коэффициентов. Например, нужно рассчитать теплообмен для двух непрозрачных, параллельных плоскостей конечных размеров, разделенных серым изотермическим неотражающим газом. Выражение для плотности потока излучения, падающего на поверхность 1, имеет вид
A1G1= A2F2^iXgJ2 + A1SgEb^ (6.125)
Подставляя (6.125) в (6.122), получаем
(<7і)рєз = Лі'і - A2F2^iXgJ2 - А{геЕь&. (6.126)
После преобразований
^=??+?* ¦ <б-127)
Уравнения (6.120) и (6.127) записаны в форме закона Ома и могут быть представлены в виде тепловой цепи (рис. 6.33).
і о—VW
A1 .eg
Рис. 6.33. Электрический аналог для излучения между конечными пластинами, разделенными газом.
Отметим сходство с тепловой цепью для бесконечных плоскостей (рис. 6.32).
6.9. РАДИАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ
Излучение, испущенное газами, существенно отличается от излучения, испущенного твердыми телами. В то время как монохроматическая плотность потока излучения для твердого вещества сравнительно изменяется во всем спектре, испускание й поглощение излучения в газах происходят в узких полосах Длин волн. Для примера на рис. 6.34 приведена монохроматическая поглощательная способность водяного пара.
332 Глава 6
Вид спектра поглощения водяного пара типичен и для других газов. Испускание и поглощение в очень узких полосах длин волн значительны, но в соседних смежных полосах они могут падать до нуля. Газы с симметричным строением молекул, такие, как О2, N2 и H2, не относятся к сильно поглощающим или излучающим веществам. В большинстве случаев при температуре, меньшей температуры ионизации этих газов, излучением
I1O
0,8
0,6
*4
0,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
I I ¦¦' I I / \ I
I T
1
V
і
I
Л \ J /
\ I / /
0,8 0,9 1
1,5 2
Длина волны Л,мкм
\ + — 1\ Il I I * T" п~Г '"Il ГГ irn-
г- \ JF if
Jf- I- ft
4- I Г" -і- с
п У \ ¦f к- ¦т; I * Xt
4 5 б 7 8 9 10 12 14 16 18 20 Длина волны Л,мкм
30
Рис. 6.34. Монохроматическая поглощательная способность водяного пара [28].
газов с симметричным строением молекул можно пренебречь. С другой стороны, излучение и поглощение газов с несимметричной структурой молекул могут быть значительными. Наиболее важными для техники газами с несимметричной структурой являются H2O, CO2, СО, SO2, NH3 и углеводороды. Ограничимся рассмотрением свойств двух из них: H2O и CO2. Свойства других газов рассмотрены в работах [14—19].
Еще одно важное различие между радиационными свойствами непрозрачных твердых тел и газов состоит в том, что форма газового объема влияет на его свойства, тогда как свойства непрозрачного твердого тела не зависят от его формы. Толстые слои газа поглощают больше излучения, чем тонкие, и пропускают меньше излучения, чем тонкие. Поэтому кроме общепринятых свойств, определяющих состояние газа, таких, как температура и давление, необходимо еще указать харак*
Излучение 333
терный размер массы газа, прежде чем определять его радиационные свойства. Характерный размер в газе называется средней длиной пути луча. Средние длины пути луча в объемах газа различных простых геометрических форм даны в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Средняя длина пути луча в объемах газа различных геометрических форм [24]
Форма объема газа
Сфера
Бесконечный цилиндр
Бесконечные параллельные пластины
Полубесконечный цилиндр, излучающий на центр осцования
Прямой круговой цилиндр с высотой, равной Хиаметру
излучающий на центр основания излучающий на всю поверхность
Бесконечный цилиндр полукруглого поперечного сечения, излучающий на точку в середине плоской стороны
Прямоугольные параллелепипеды куб
