Теплообмен между газом и его оболочкой

Наиболее важным случаем теплообмена излучением является теплообмен между потоком дымовых газов и оболочкой, в качестве которой может быть камера печи, топка или газоход котла, боров или дымовая труба. Для расчёта этого вида лучистого теплообмена применяют соотношение для теплового потока между газом и оболочкой или поверхностью печи.

, Вт. (4.22)

Эффективная степень черноты оболочки ,

где _w = 0,8;

A_г – поглощательная способность газов при температуре оболочки, определяется из выражения:

,

, , .

Если температура газа и поверхности стенки или оболочки не постоянна, а изменяется от до , и температура оболочки изменяется от до , то в качестве расчётной температуры принимают следующую величину:

.

Факел органического топлива, особенно каменного угля и мазута, содержит твёрдые или жидкие раскалённые частицы (сажа, уголь, зола), учесть влияние которых на степень черноты факела практически невозможно. Лучистый теплообмен запылённого газового потока или факела рассчитывают по следующей зависимости:

, [Вт]. (4.23)

Эффективная температура факела Т_f принимается равной среднегеометрической из теоретической температуры горения Т₁ и температуры продуктов горения в конце топки Т₂:

, .

26 Сложный теплообмен. Приведенный коэффициент теплоотдачи. Числа подобия Больцмана, Старка, Кирпичева.

В тепловых процессах распространение тепла происходит одновременно теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Такой теплообмен называется сложным. Различают радиационно-конвективный теплообмен и радиационно-кондуктивный теплообмен (кондукция – это есть теплопроводность). Наиболее распространён радиактивно-конвективный теплообмен – одновременная передачи теплоты за счёт радиации, конвекции и теплопроводности. Уравнение энергии применительно к радиационно-конвективному, стационарному теплообмену в однокомпонентной несжимаемой жидкости поглощающей, испускающей и рассеивающей энергию излучения имеет вид:

, (4.24)

где , , – векторы плотности теплового потока … за счёт теплопроводности, конвекции и излучения.

В уравнении (4.24)отсутствуют внутренние источники теплоты, и нет диссипации или рассеивания энергии. Граничные условия задаются условно в зависимости от поставленной задачи. Поэтому задача сложного теплообмена решается приближёнными методами, численными методами или методами теории подобия.

Если температура теплоотдающей поверхности Т_w, а температура тепловоспринимающей жидкости Т_f, то количество тепла, отданное конвекцией по закону Ньютона-Рихмана:

, Вт.

Количество тепла, отданное лучеиспусканием:

, Вт.

Введя обозначение:

,

можно записать: .

Тогда ,

где – приведённый коэффициент теплоотдачи, который учитывает распространение тепла конвекцией и тепловым излучением.

число Кирпичёва

где

•  — теплопроводность;

•  — тепловой поток;

•  — характеристическая длина;

•  — разность конечной и начальной температур.

число Старка

где Т, l – характерные температура и линейный размер,

 - коэффициент теплопроводности тела.

число Больцмана

 .

Оно характеризует радиационно-конвективный теплообмен: чем меньше его значение, тем большую роль играет лучистый перенос в среде по сравнению с конвективным.