12. Теплообмен излучением в поглощающей среде

12.1. Водяной пар, имеющий температуру t_г и давление р_г, заполняет сосуд в форме параллелепипеда с размерами АВС, температура стенок которого составляет t_с. Определить степень черноты пара и его поглощательную способность.

Вариант	tг, ºС	рг, МПа	АВС, м	tс, ºС
а	177	0,3	0,20,30,4	727
б	134	0,1	0,30,30,5	635
в	156	0,2	0,20,40,5	413

12.2. Цилиндрическая камера внутренним диаметром d_вн и длиной l заполнена углекислым газом при давлении р и температуре t. Определить тепловой поток, воспринимаемый боковой поверхностью камеры. Металлическая стенка камеры охлаждается водой и имеет температуру поверхности t_с и степень черноты ε_ст.

Вариант	dвн, м	l, м	р, МПа	t, ºС	tс, ºС	εст
а	0,3	0,5	0,05	520	137	0,85
б	1,2	3	0,07	370	80	0,8
в	1	2	0,085	460	110	0,68

12.3. В парогенераторе атомной электростанции в качестве теплоносителя используют углекислый газ под давлением р_г. Вычислить коэффициент теплоотдачи излучением газом пароперегревателю при следующих условиях: средняя температура газа в пароперегревателе t_г, давление пара р_п, температура пара на выходе из пароперегревателя t_п.п, степень черноты труб ε_ст. Температуру стенок труб пароперегревателя принять равной средней температуре пара. Конструктивные характеристики пароперегревателя: наружный диаметр труб d_н, трубы расположены в шахматном порядке с продольным шагом S₂ и поперечным шагом S₁.

Вариант	рг, МПа	tг, ºС	tп.п, ºС	εст	dн, мм	S1, мм	S2, мм	рп, МПа
а	0,7	377	310	0,82	38	100	96	1,5
б	0,8	415	340	0,78	57	114	98	1,25
в	0,6	430	400	0,7	45	90	110	2,3

12.4. Дымовые газы, содержащие в объёмном составе углекислоты и водяных паров, поступают в цилиндрический канал радиционного рекуператора с температурой , а на выходе из канала имеет температуру . Температура поверхности газохода у входа газов , у выхода . Общее давление дымовых газов Р=0,1 МПа. Определить количество теплоты, передаваемого излучением от дымовых газов на 1 м² поверхности цилиндрического газохода диаметром D_вн со степенью черноты ε. Определить также коэффициент теплоотдачи излучением.

Вариант	, %	, %	, ºС	, ºС	, ºС	, ºС	ε	Dвн, м
а	11	16	1000	780	725	400	0,9	1,5
б	15	10	1120	820	627	427	0,85	1
в	10	20	1054	680	800	350	0,88	0,9

12.5. Продукты сгорания органического топлива заполняют камеру нагревательной печи, имеющей размеры АВС. Определить поток собственного излучения газов на стенки печи, если в составе газов СО₂ (объёмная доля ) и Н₂О (объёмная доля ), полное давление газов р_г=0,102 МПа, температура t_г. Определить также результирующий тепловой поток излучением между газами и стенками печи, если температура стенок t_с, а степень черноты ε_ст.

Вариант	АВС, м	, %	, %	tг, ºС	tс, ºС	εст
а	23,55	16	9	1227	707	0,8
б	2,534,5	20	12	1160	780	0,9
в	2,845	8	15	1283	890	0,75

12.6. В трубчатом теплообменнике в межтрубном пространстве движется поток дымовых газов, имеющий давление p_г и среднюю температуру t_г. Теплота от газа к стальным трубам, температура которых t_с, передается вследствие излучения углекислоты (объёмная доля ) и водяных паров (объёмная доля ). Трубы наружным диаметром d_н расположены в шахматном порядке с шагами: продольным S₂, поперечным – S₁. Определить лучистый тепловой поток от газов к стенкам труб и сравнить его с конвективным потоком, если скорость газов в пучке w.

Как изменятся лучистый и конвективный потоки теплоты, если температура газов увеличиться на 50 и 100 ºС, а остальные данные останутся прежними? Построить графики зависимостей q_изл=ƒ(t_г), q_кон=ƒ(t_г).

Вариант	pг, МПа	tг, ºС	tс, ºС			dн	S1	S2	w, м/с
						мм
а	0,28	665	521	0,16	0,13	32	80	60	8
б	0,12	790	645	0,158	0,13	38	80	68	17
в	0,09	580	437	0,147	0,04	38	76	76	6

12.7. Определить поверхность нагрева змеевикового экономайзера парового котла, в котором питательная вода расходом G₂ нагревается от температуры до температуры . Вода движется по стальным трубам снизу вверх со средней скоростью 0,8 м/с в трубах диаметром d_нδ. Дымовые газы, имеющие в составе и , движутся поперёк трубного пучка со скоростью 6 м/с. Температура газов перед пучком , после пучка . Трубы расположены в шахматном порядке с шагом поперёк потока газов S₁ и вдоль потока S₂.

Вариант	G2, кг/с	, ºС	, ºС	dнδ, мм			, ºС	, ºС	S1/dн	S2/dн
а	22,2	100	170	45 4	0,15	0,14	420	170	2,5	1,8
б	60	150	290	51 4	0,14	0,1	800	550	2,1	2
в	50	260	310	32 6	0,13	0,08	920	830	2	1,7