Действие экранов.

Т₁ Т₂ Т₃ Т₄ Т_n

…

Пренебрегаем конвективным теплообменом и теплопроводностью

- степени черноты обеих поверхностей каждого экрана ;

не зависит от температуры.

или

( 2.23. )

( а ) , ( б )

Приравниваем правые части (а) и ( б ) :

, ( в )

тогда

, где

- приведённая степень черноты всей системы

( 2.24. )

В общем виде :

,

При :.

Тогда

,

но число пар , тогда , при:

, ( 2.25. )

где и- температуры поверхностей на краях замкнутой системы.

Пример 3.7.

Определить число экранов, необходимых для того, чтобы поддержать температуру внешней поверхности полой обмуровки печи не выше . Температура внутренней поверхности полой обмуровки. Теплопроводностью и конвекцией пренебрегаем. Степени черноты поверхностей экранов и стенок принять одинаковыми и равными. Дать рисунок.

Окружающая среда и наружные ограждения помещения имеют температуру . Площадь поверхности ограждений;- площадь обмуровки, одинаковая как для внутренней, так и для внешней поверхностей.

Теплообмен с окружающей средой осуществляется путём естественной конвекции, причём коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности к воздуху .

Решение.

топочная

камера

Обозначим число экранов , тогда из (2.25.) тепловой поток

С другой стороны, согласно табл. 2.1. п.2 :

Из равенства

, откуда

Принимаем 14 экранов.

3.3. Лучистый теплообмен в поглощающей среде.

Расчёт сводится к определению - поглощательной способности среды, определяющей условия теплообмена.

Поглощающая – это полупрозрачная среда.

Поглощательная способность зависит от длины волны, поэтому закон поглощения лучистой энергии проще рассматривать для монохроматического излучения, для определённого значения длины волны :

В основу расчётов положен закон Бугера :

( 3.1. )

т.е.

Уменьшение спектральной интенсивности монохроматического луча происходит за счёт поглощения внутри объёма .

- интенсивность ;

, - поверхностная плотность тепловой мощности излучения;

, - тепловой поток ( тепловая мощность ) ;

Индекс соответствует определённому диапазону длин волн.

, - текущая координата;

, - коэффициент ослабления.

Интегрируем уравнение (3.1.) :

, откуда при

, где

- длина пути луча;

- спектральный коэффициент ослабления, .

при .

Индекс - для монохроматического излучения ( в определённом диапазоне длин волн ) - в нашем случае для теплового излучения.

Для теплового излучения диапазон находится в основном в инфракрасной области :.

Поглощательная способность слоя толщиной определяется следующим образом :

- безразмерная величина - характеристика ослабления интенсивности.

При :

(3.2. )

Для расчёта величины надо знать различные характеристики, которые влияют на:

• температура излучающих газов;

• температура стенки объектов;

• характерный размер;

• состав газа;

• парциальные давления излучающих компонентов;

• общее давление газовой смеси .

т.е.

Пропускательная способность слоя толщиной :

.

При :

, ( 3.3. )

где

- оптическая плотность среды - критерий ( Бугера );

- эффективная длина пути луча;

- спектральный коэффициент ослабления луча.