ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

Для решения задач лучистого теплообмена между двумя се­рыми поверхностями в замкнутом пространстве, когда одна из поверхностей F₂ обтекает другую F₁. расчетная формула для теплового потока имеет вид [1;3;4].

,

где e_п - приведенная степень черноты системы тел; С₀ = 5,67 Вт/(м²×К⁴) - коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Приведенная степень черноты системы тел

.

Здесь e₁, e₂ - степень черноты участвующих в теплообмене тел. В том случае, когда F₁ << F₂, e_п = e₁.

Плотность теплового потока при теплообмене излучением в поглощающей среде можно определить по формуле

где e_С - степень черноты поверхности; e_Г - степень черноты газов; А_Г - поглощательная способность газов.

Степень черноты поверхности определяется из справочных таблиц [2] по средней температуре поверхности.

Степень черноты газов определяется при их средней температуре по номограммам [2; 3; 5], в которых представлена зависимость степени черноты углекислого газа и водяных паров от температуры газа и параметра рl, где р -парциальное давление газа, l - длина пути луча. Средняя длина пути луча в объеме печи или газохода вычисляется по формуле l = 3.6 × V/F, где V - объем газа; F - площадь по­верхности оболочки. Средняя длина пути луча в межтрубном пространстве определяется по формуле

,

где s₁ - шаг поперек потока; s₂ - шаг вдоль потока; d - диа­метр труб.

Поправочный коэффициент b на парциальное давление во­дяного пара определяется по графику [2; 3].

Поглощательная способность газов при температуре поверх­ности определяется по формуле

.

Найденная в процессе решения задачи плотность теплового потока q_Л может быть использована для определения эффектив­ного коэффициента теплоотдачи: .

В процессе лучистого теплообмена между телами не вся лу­чистая энергия, излучаемая одним телом, попадает на другое тело. Доля лучистой энергии, излучаемой с поверхности тела по всему полусферическому пространству, попадающая на поверх­ность другого тела, определяется угловым коэффициентом j.

Величина углового коэффициента зависит только от геометрических параметров взаимодействующих тел.

Для системы тел, состоящей из плоской стенки с поверх­ностью F₁ и экранных труб с поверхностью F₂. угловые коэф­фициенты лучистого теплообмена вычисляется по формулам [3]

j₂₁ - находится из условий взаимности:

;

.

Взаимные поверхности лучистого теплообмена

Задача 5.1

Определить потери теплоты путем излучения с поверхности стальной трубыдиаметром d и длиной l при температуре по­верхности t_С1, если труба находится: а) в большом кирпичном помещении, температура стенок которого t_С2 = 27⁰С; б) в кир­пичном канале с размерами а´b при той же температуре стенки.

Исходные данные для решения задачи выбрать из табл. 5.1

Таблица 5.1

Задача 5.2

Обмуровка топочной камеры парового котла выполнена из шамотного кирпича, а внешняя оболочка - из листовой стали. Расстояние между обшивкой и кирпичной кладкой можно считать малым по сравнению с размерами стен топки. Вычислить потери тепла в окружающую среду с поверхности F в единицу времени в условиях стационарного режима за счет лучистого теплообме­на между поверхностями обмуровки и обшивки. Температура внешней поверхности обмуровки t_С2,температура поверхности стальной обшивки t_С1. Степень черноты листовой стали e_С и шамота e_Ш .

Исходные данные для решения задачи выбрать из табл. 5.2.

Таблица 5.2

Задача 5.3

Определить эффективный коэффициент теплоотдачи излучени­ем от поверхности труб пароперегревателя парового котла, ес­ли температура газов на входе t_Г1 и на выходе из пароперег­ревателя t_Г2.Средняя температура поверхности теплообмена

t_С и степень черноты поверхности e_С = 0.8. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом по фронту s₁ = 2 × d и глубине s₂ = 2 × d. Внешний диаметр труб d = 0.38 мм. Продукты сгорания содержат СО₂ и Н₂О. Общее давление газа равно 0.0981 МПа.

Исходные данные для решения задачи выбрать из табл. 5.3.

Таблица 5.3

Задача 5.4

Вычислить угловые коэффициенты лучистого теплообмена между поверхностью топочной камеры и экранными трубами, а также взаимные поверхности лучистого теплообмена на l длины экранных труб. Экраны выполнены из труб диаметром d и распо­лагаются относительно друг друга с шагом s.

Определить, как изменятся угловые коэффициенты излучения и взаимные поверхности лучистого теплообмена, если расстоя­ния между осями труб увеличить n раз.

Исходные данные для решения задачи выбрать из табл. 5.4.

Таблица 5.4