Особенности излучения газов и паров

Различают светящиеся и несветящиеся газовые среды. Свечение газовой среды обусловлено наличием в ней раскаленных частиц сажи, угля. Такое светящееся пламя называется факелом.Излучение факела определяется излучением содержащихся в нем твердых частиц.

К несветящимся газовым средам относятся чистые газы и пары.

Одно – и двухатомные газы (гелий, водород, кислород) практически являются прозрачными (диатермичными) для излучения. Трехатомные газы обладают большой излучательной и поглощательной способностью (СО₂, Н₂О).

Излучение газов носит объемный характер, поэтому его поглощательная способность зависит от плотности и толщины газового слоя.

С увеличением плотности и толщины слоя газа его поглощательная способность увеличивается. Излучение газов носит селективный (избирательный) характер. Они поглощают и излучают только в определенных интервалах длин волн. Спектральные полосы поглощения Н₂О характеризуются большей шириной. Поэтому коэффициент поглощения и коэффициент теплового излучения водяного пара больше, чем СО₂.

Излучение медленно увеличивается с ростом толщины слоя и быстрее – с ростом температуры.

Парциальное давление р и толщина слоя l оказывают большее влияние на излучение Н₂О, чем на излучение СО₂.

Коэффициент излучения трехатомных газов определяется как функция температуры и давления.

Для определения результирующего теплового потока в уравнение Стефана-Больцмана подставляют _пр с учетом геометрических особенностей системы

.

Рассмотренный метод расчета теплообмена излучением относится к газовым средам, не содержащим взвешенных твердых частиц. В камерах сгорания топок и печей газовые потоки содержат твердые частицы несгоревшего топлива. Для таких случаев существуют другие специальные методики.

Сложный теплообмен

Лучистый перенос может сопровождаться одновременным переносом теплоты путем теплопроводности и конвекции. Совместный процесс лучистого теплообмена и процесса теплопроводности или конвекции, а также всех трех видов переноса называется сложным теплообменом. Различают следующие виды сложного теплообмена:

Радиационно-конвективный перенос теплоты является наиболее общим случаем сложного теплообмена; при этом теплота переносится радиацией, теплопроводностью, конвекцией.

В радиационно-кондуктивном теплообмене имеет место перенос теплоты в неподвижной ослабляющей и теплопроводящей среде путем излучения и теплопроводности.

Сложный теплообмен описывается системой дифференциальных уравнений, состоящей из уравнения энергии, движения и сплошности. Для модели сплошной среды уравнения сохранения массы и количества движения остаются неизменными. Уравнение энергии применительно к радиационно-конвективному стационарному теплообмену в однокомпонентной несжимаемой жидкости, поглощающей, испускающей и рассеивающей энергию излучения имеет вид

,

где q_т q_к q_р - плотность теплового потока за счет теплопроводности, конвекции и излучения (радиации).