Излучение абсолютно

В конвективных поверхностях нагрева тепло от дымовых газов передается в основном конвекцией и только в незначительной части (5— 20%) излучением трехатомных газов, входящих в состав дымовых газов.

Лучистый теплообмен на участках конвективных поверхностей нагрева обусловлен излучением трехатомных газов и золовых частиц. Очевидно, что температура излучающего потока, содержание (концентрация) трехатомных газов и золы и состояние стенок лучевоспринимающих поверхностей нагрева являются главными факторами, определяющими интенсивность теплообмена излучением.

В отличие от расчета по нормативному методу [Л. 31], изложенная методика используется для всех пылеуголь-ных пламен независимо от содержания летучих в топливе. Наряду с излучением трехатомных газов в ней учитывается собственное излучение частиц золы и частиц углерода больших размеров с рЗ>1.

Первым этапом исследования являлось определение излуча-тельной способности газового потока, запыленного инертными золовыми частицами. Излучение такого потока в общем случае определяется излучением трехатомных газов и взвешенных в них твердых частиц. Степень черноты потока золовой пыли можно определить, выделив из суммарного излучения пыле-газового потока собственное излучение трехатомных газов. Для этой цели для каждой толщины слоя измерения излучения производились дважды—одно при наличии инертной пыли в потоке горячих трехатомных газов (Q'n), а другое при подаче в горелки иезапыленного газа (Q,,)-

При прозрачном газовом факеле степень черноты факела определяется излучением трехатомных газов (СО2) и водяных паров (Н2О):

При сжигании газа в топках котлов имеет место теплоотдача излучением трехатомных газов СО2, водяных паров Н2О, в некоторых случаях СН4, СО и тяжелых углеводородов, а также различных косвенных или промежуточных излучателей, которые представляют собой твердые нагретые тела, участвующие в процессе топочного теплообмена.

Наряду с излучением трехатомных газов в пламени имеет место излучение находящихся в нем частиц топлива и золы (диаметром до 300 мк) и частиц сажи (диаметром 0,03 ч- 0,5 мк).

Коэфициент теплоотдачи излучением ал определяется излучением трехатомных газов CQ2, SO2 и Н2О и зависит от температуры газов, температуры стенки поверхности, парциального давления излучающих газов р (ата) и эффективной толщины излучающего слоя S, м.

Объем продуктов сгорания определяют с учетом нарастания избытка воздуха по газовому тракту. Расчеты производят для каждого газохода при среднем значении в нем коэффициента избытка воздуха, так как все расчеты конвективного теплообмена выполняют при средней скорости газового потока. Рост объема продуктов сгорания вызывает уменьшение их парциального давления. Это непосредственно сказывается на теплоотдаче излучением трехатомных газов и водяных паров.

Коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных газов, а при сжигании твердых топлив — и взвешенных золовых частиц определяется по формуле

Ввиду небольшой скорости газового потока основным видом теплообмена в котле-утилизаторе является теплообмен излучением между запыленным газовым потоком и тепловос-принимающими поверхностями экранов. Интенсивность теплообмена в значительной мере зависит от радиационных свойств обжигового газа, которые,в свою очередь, определяются радиационными свойствами8О2, Н2О и частиц огарковой пыли. Радиационные свойства последних зависят от оптических свойств частиц, определяемых их комплексным показателем преломления. На рис. 3-29 приведены данные о дисперсии показателей преломления гс (К) и поглощения и О) частиц огарка, на основании которых несложно рассчитать факторы ослабления, поглощения и рассеяния. Исходными данными для таких расчетов являются данные о дисперсном составе частиц огарка в обжиговом газе. По данным специальных измерений в стационарных условиях работы агрегата удельная поверхность огарковой пыли F = 0,055 м2/г, а средний диаметр частиц х = 27 мкм. Спектральная поверхностная плотность потока падающего излучения <7пад (Я.) в значительной мере зависит от температуры Т, концентрации пыли \i и толщины излучающего слоя L. На рис. 3-30 показано, как изменяется величина дпад (А,) в зависимости от произведения fj-L и температуры потока Т. Из рисунка видно, что излучение обжигового газа характеризуется высокой селективностью и существенно изменяется в зависимости от \iL и Т. Характер спектрального распределения д„ал (Ji) определяется тепловым излучением трехатомных газов SO2 и Н2О и частиц огарковой пыли. В этой связи на рисунке штриховыми кривыми показан спектр собственного излучения двуоксида серы SO2 и водяного пара Н2О. Характерная для огарковой пыли зависимость интегральной поверхностной плотности потока падающего излучения <7пад от произведения [nL и температуры Т показана на рис. 3-31. Эта зависимость непосредственно связана с зависимостью дпак (К), представленной на рис. 3-30.

Аналогично изменению спектральной поверхностной плотности потока падающего излучения дпак (А,) также изменяется спектральная степень черноты топки ет (Я) во всех зонах, находящихся на различном удалении от горелочных устройств. На начальном участке факела основное влияние на величину ет (К) оказывает излучение частиц сажи, особенно в коротковолновой части спектра. В конце топочной камеры на значительном удалении от горелок спектральная степень черноты топки почти полностью определяется излучением трехатомных топочных газов СО2 и HgO. Концентрация частиц сажи в этой зоне топки очень мала, и они практически не влияют на спектральную степень черноты топки.

Излучение абсолютно черного тела

Рис. 14:-3. Излучение абсолютно чер-' ФРакР^ного излучения пренебрежимо

здесь, как и ранее, Eoh и ЕЫ — излучение абсолютно черного тела при температурах зон k и i. Зная поверхность зон, определяют полные лучистые потоки.

В такой форме закон Кирхгофа показывает, что при термодинамическом равновесии поглощательная способность и степень черноты тела численно равны между собой. Так как для реальных тел поглощательная способность всегда меньше единицы, то из соотношения (л) следует, что излучательная способность этих тел всегда меньше излучатель-ной способности абсолютно черного тела при той же температуре. Следовательно, при любой температуре излучение абсолютно черного тела является максимальным.

В такой форме закон Кирхгофа показывает, что при термодинамическом равновесии поглощательная способность и степень черноты тела численно равны. Так как для реальных тел поглощательная способность всегда меньше единицы, то из соотношения (л) следует, что собственное излучение этих тел всегда меньше собственного излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Следовательно, при любой температуре излучение абсолютно черного тела является максимальным.

Излучение абсолютно черного тела t —12

Излучение абсолютно чёрных тел 1 (1-я) — 500

Излучение абсолютно чёрного тела

Излучение серых тел. Излучение серого тела характеризуется, как и излучение абсолютно чёрного тела, волнами всех длин, от X = 0 до л = со . Спектр излучения и здесь непрерывен; однако в сравнении с чёрным телом интенсивность излучения серого тела для каждой длины волны понижена при всех температурах; если J^ — интенсивность излучения

N и S для длины волны К', Е0^ (N)=Cl ехр — — - — ) — излучение абсолютно

Глава первая. Излучение абсолютно черного тела...... 7