Определить коэффициент теплообмена и плотность теплового потока в лучистом теплообмене

Коэффициент теплообмена будем искать по формуле:
αиз=qизtf-tw (1)
где qиз − плотность теплового потока в лучистом теплообмене, Вт/м2.
Плотность теплового потока определяется соотношением:
qиз=εw'С0εгtf+2731004-Аftw+2731004 (2)
где εw'-эффективная степень черноты стенки;
С0 = 5,67 Вт/(м2∙К4) – степень черноты абсолютно черного тела;
εг- степень черноты газов;
Аf-поглощательная способность дымовых газов.
Степень черноты газа зависит от его состава, температуры и объема, который занимает газ. Для продуктов сгорания энергетических топлив степень черноты газа рассчитывается по формуле:
εг=εCO2+εH2O (3)
где εCO2-степень черноты углекислого газа;
εH2O- степень черноты водяного пара.
Степень черноты водяного пара
εH2O=β∙εH2O (4)
где εH2O- условная степень черноты водяного пара;
β – поправочный коэффициент, учитывающий особенности излучения водяного пара.
Степени черноты газов и водяного пара находим по номограммам на рисунках 46.1 – 46.3.
Предварительно вычислим эффективную длину пути луча.
Для газового объема произвольной формы эффективную длину пути луча рассчитывают по формуле:
sэф=3,4VгFг (5)
где Vг- объем, занимаемый газом, м3;
Fг – площадь оболочки, в которую заключен газ, м2.
Vг=abh
Fг=2h(a+b)
sэф=3,4abh2h(a+b)=1,7aba+b
sэф=3,41,7∙25∙12,525+12,5=48,2 см=0,482 м
381952565405000434340011512550014249408559800090106434163000
а) б)
Рис. 46.1. Зависимость степени черноты СО2 (а) и Н2О (б) от произведения парциального давления на длину пути луча и температуры
Вычисляем:
рСО2∙sэф=0,13∙0,482=0,063 ат∙м
рН2О∙sэф=0,11∙0,482=0,053 ат∙м
Для найденных значений и при tw = 755 °С находим
εCO2=0,1; εH2O=0,09
Определим поправку β
12093582029777001491615228917500
Рис. 46.2. Поправка β на взаимное поглощение СО2 и Н2О
β=1,07
Степень черноты водяного пара по (4):
εH2O=1,07∙0,09=0,096
Степень черноты газа по (3):
εг=0,1+0,096=0,196
Эффективная степень черноты стенки:
εw'=εw+12

Вариант г
Определить коэффициент теплообмена и плотность теплового потока в лучистом теплообмене между дымовыми газами и стенками дымохода, если в дымовых газах содержится 13% СО2 и 11% Н2О. Сечение дымохода ахb = 25х12.5 см, высота h = 3м. Температуры дымовых газов и поверхности стенки соответственно равны:
Исходные данные:
tf = 800 °С; tw = 755 °С;