- •Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химических технологиях.
- •Курс лекций.
- •Москва 2004.
- •Содержание
- •Введение.
- •Горячий воздух
- •Влажный воздух
- •Сухой воздух
- •Горячий кокс
- •Холодный кокс
- •II. Процессы преобразования энергии в сберегающих устройствах химических технологий.
- •Теоретические основы процессов тепломассопереноса в энерго- и ресурсосберегающих устройствах.
- •1. Теплопроводность
- •Тепловой поток через плоскую стенку.
- •2. Конвекция
- •Теплоотдачи в замкнутом объёме.
- •2.3. Теплопередача от основания теплообменника через оребренную поверхность.
- •2.4 Тепловой расчёт рекуператоров.
- •2.5. Аэродинамический (гидравлический) расчёт теплообменных устройств.
- •Излучение.
- •3.2. Лучистый теплообмен тел в прозрачной среде.
- •Лучистый теплообмен между двумя серыми телами, произвольно размещёнными в пространстве.
- •Формулы для расчётов коэффициентов облучённости и взаимных поверхностей для замкнутой системы двух излучающих тел.
- •Результативное излучение.
- •Действие экранов.
- •3.3. Лучистый теплообмен в поглощающей среде.
- •Серая среда.
- •Излучение газов.
- •- Тепловая мощность излучения
- •Поправка на парциальное давление водяных паров, при .
- •Поправка на взаимное перекрытие полос излучения углекислоты и водяных паров.
- •Приближённый метод расчёта .
- •Излучение запылённых потоков газа.
- •Теплообмен в топках котельных агрегатов.
- •3.4. Совместные действия излучения, конвекции и теплопроводности.
- •Механизм переноса тепла.
Серая среда.
Серая среда – условное понятие – равномерно поглощающая среда , где : взято среднее значение.
Исследуем влияние различных параметров на поглощательную способность слоя толщины( в формуле 3.2. ) газа.
Для этого используем гипотезу Бэра:
поглощательная способность газа при данной температуре определяется количеством молекул газа на пути луча.
Согласно этой гипотезе поглощательная способность “ ” в одинаковой мере чувствительна к парциальному давлениюкомпонента газа и к длине пути луча, т.е. зависит от произведения. Это справедливо для монохроматического излучения ( фиксированный интервал) и для малых концентрацийизлучающего компонента газа.
Отсюда следует объединённый закон Бугера – Бэра:
( 3.4. )
или
, ( 3.4.а )
т.к. ~.
Для паров Н2О закон усложняется :
.
Рассмотрим подробнее этот раздел.
Излучение газов.
Газовое тепловое излучение рассматривается как излучение несветящегося пламени. Основной особенностью излучения этого пламени является селективность , т.е. способность испускать и поглощать энергию лишь в определённых полосах спектра длиныволны.
Одно – и двухатомные газы практически прозрачны – не излучают и не испускают.
Излучают трёхатомные газы и более сложные соединения.
В продуктах сгорания топлива - это СО2, и Н2О (иногдаSО2).
Для СО2, и Н2О существуют 3 полосы спектра, где имеет место поглощение и излучение.
Б
- Тепловая мощность излучения
алансовая характеристика излучения
поглощающих газов.
Схема селективности поглощения.
полосы спектра
Табл.: 3 полосы спектра поглощения и излучения
-
газ
СО2
Н2О
3,02 - 2,36
3,24 - 2,24
4,8 - 4,01
8,5 - 4,8
16,5 - 12,5
12 - 25
Газ рассматриваем как серую среду и вводим понятие степени чернотыгаза - вместо, т.е.- это интегральная поглощательная способность .
используется в формуле (3.10.) :
При температуре
газа
При температуре
стенки
На рисунках представлены графики для расчёта ив зависимости оти.
Рис. 3.2. , 3.3.Схемы расчёта
Рис. 3.2. Степень черноты углекислоты.
Рис. 3.3. Степень черноты водяных паров.
Для расчёта вводится поправка( на отклонение от закона Бугера – Бэра ) зависящую от( см. ( 3.4а ) ).
( 3.5. )
Из графика
( рис. 3.3. )
Сама поправка находится как функция, которую можно определить по графику ( из рис. 3.4. ).
Рис. 3.4.