Die Wärmestromdichte beim Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einer festen Oberfläche wird nach folgender Formel berechnet:

wo ist der Emissionsgrad eines vollständig schwarzen Körpers;

Wand-(Hüllen-)Temperatur, K;

e pr - reduzierter Emissionsgrad des Materials der Gaskanaloberfläche;

e d - Schwärzungsgrad des Gasgemisches;

Auf Wandtemperatur reduziert.

Der reduzierte Emissionsgrad errechnet sich nach der Formel:

wobei ec der Emissionsgrad des Wandmaterials ist (aus den Tabellen entnommen).

Bestimmung des Schwärzungsgrades von Gasen

Der Emissionsgrad des Gasgemisches wird nach folgender Formel berechnet:

wo ist ein Korrekturfaktor, der den Ungehorsam der Wasserdampfstrahlung gegenüber dem Bouguer-Baer-Gesetz berücksichtigt;

Korrektur, die die gegenseitige Absorption von CO2 und H2O berücksichtigt, wenn die Emissionsbanden zusammenfallen (in der Regel daher bei technischen Berechnungen vernachlässigbar).

Der Emissionsgrad und das Absorptionsvermögen der Komponenten des Gasgemisches werden bestimmt durch:

1) Mit Hilfe von Nomogrammen.

Schwärzegrad von Gas

Die Werte ergeben sich auch hier aus Nomogrammen in Abhängigkeit von der Gastemperatur und dem Produkt aus dem Partialdruck des Gases und der mittleren Länge des Strahlengangs.

Р - Gasdruck, atm;

Durchschnittliche Gastemperatur, ?С;

Effektive Dicke der Strahlungsschicht, m;

V ist der Wert des strahlenden Gasvolumens, m3;

FC - Mantelfläche, m2;

- Korrekturfaktor.

Korrekturfaktor c ist auch als Funktion von (pH2O l) und pH2O aufgetragen.

Die Absorptionskapazität des Gasgemisches wird nach der Formel berechnet

(3.3)

Da der Wert der Extinktion von der Wandtemperatur abhängt, ergeben sich die Werte auch in diesem Fall aus Nomogrammen in Abhängigkeit von der Wandtemperatur und dem Produkt aus dem Partialdruck des Gases und der mittleren Länge des Strahlengangs.

2) Mit Hilfe analytischer Formeln.

Grad der Schwärze kann mit der folgenden Formel gefunden werden

k - der Gesamtdämpfungskoeffizient der Strahlen in der Mischung, bestimmt durch die empirische Formel

Um den Emissionsgrad zu finden, wird der Wert der absoluten Temperatur des Gases in die vorherige Formel zur Bestimmung des Dämpfungskoeffizienten eingesetzt.

Die Absorptionskapazität kann anhand der folgenden Formel ermittelt werden

wo ist der Gesamtdämpfungskoeffizient;

Um die Extinktion zu finden, wird der Wert der absoluten Temperatur des Glases verwendet nk.

Rechenbeispiel

Berechnen Sie die Dichte des Wärmeflusses aufgrund der Strahlung von Rauchgasen auf die Oberfläche des Schornsteins mit einem Querschnitt von A x B = 500 x 1000 mm. Gaszusammensetzung: CO2-Gehalt = 10 %; H2O-Gehalt = 5 %; Gesamtdruck Gas P = 98,1 kPa (1 atm). Die durchschnittliche Gastemperatur im Schornstein tg = 650°C. Die durchschnittliche Temperatur der Oberfläche des Schornsteins = 4000C. Der Kamin ist aus Messing.

1. Wir berechnen die Dichte des Wärmestroms aufgrund von Strahlung mithilfe von Nomogrammen.

wo ist der Emissionsgrad des schwarzen Körpers.

Schwärzungsgrad von Messing nach Referenzdaten;

Reduzierter Emissionsgrad der Rauchgasoberfläche; ;

Effektive Dicke der Strahlungsschicht

Partialdrücke von Komponenten

Volumenanteil von H2O und CO2 in Gas;

PCO2. = 0,1 . 60 = 6 cm.atm.

RN2O. = 0,05 . 60 = 3 cm.atm.

Korrekturfaktor, der die Nichtunterordnung des Verhaltens von Wasserdampf unter das Bouguer-Baer-Gesetz berücksichtigt;

aus dem Diagramm.

Laut Nomogrammen und Temperatur tg = 650°C

Schwärzegrad von Gas

Nach Nomogrammen und Temperatur tс = 400 0С

Gasaufnahmekapazität

Resultierender Wärmestrom

2. Wir berechnen die Dichte des Wärmestroms aufgrund von Strahlung mithilfe von Formeln.

Gesamtdämpfungsfaktoren

Schwärzegrad von Gas

Gasaufnahmekapazität

Resultierender Wärmestrom

Hinweis: Die Ergebnisse der Berechnungen des Emissionsgrads und des Absorptionsgrads des Gases durch die beiden Methoden sollten nahe beieinander liegen.

Reis. 3.1.

Reis. 3.2. Emissionsgrad gegen Temperatur für H2O

Reis. 3.3. Korrekturwerte unter Berücksichtigung des Einflusses des Partialdrucks von H2O auf den Emissionsgrad

Economizer thermische Berechnung (Berechnungsbeispiel)

Der Serpentinenvorwärmer eines Dampfkessels dient zum Erhitzen von Speisewasser in der Menge G2 von der Temperatur t2 "auf t2". Wasser bewegt sich nach oben durch Rohre mit einem Durchmesser von d2 / d1. Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Wandmaterials beträgt l Die durchschnittliche Geschwindigkeit der Wasserbewegung ist w2.

Rauchgase (13 % CO2 und 11 % H2O) bewegen sich von oben nach unten im Ringraum mit Durchschnittsgeschwindigkeit in einem schmalen Abschnitt des Rohrbündels w1. Gasverbrauch G1. Die Temperatur der Gase am Eingang des Economizers t1", am Ausgang t1"". Die Lage der Rohre im Bündel und die entsprechenden Schritte sind gegeben: Quer y1 = S1/d2 und Längs y2 = S2/d2. Auf der Gasseite ist die Oberfläche der Rohre mit einer Rußschicht mit einer Dicke von ds bedeckt, co an den Seiten des Wassers - einer Zunderschicht mit einer Dicke von Tagen.Die Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten werden genommen: für Ruß ls = 0,07 - 0,12 W / m Grad, für Skala ln = 0,7 - 2,3 W / m Grad.

1. Wir bestimmen den Durchmesser des Rohres unter Berücksichtigung seiner Verunreinigung mit Zunder aus Innerhalb und Ruß von außen:

2. Wärmebilanzgleichung

Unter der Annahme, dass der Wärmeverlust entlang der Länge des Economizers 0 ist, schreiben wir die Wärmebilanzgleichung:

Durchschnittliche Wassertemperatur:

Bei dieser Temperatur bestimmen wir die Wärmekapazität von Wasser > Cp2 = 4,3 kJ / kg g

Wir ermitteln die Wärmelast des Wärmetauschers (für den Wärmeträger, für den zwei Temperaturen eingestellt werden)

Wir nehmen ungefähr die Wärmekapazität von Rauchgasen Ср1 und berechnen die Temperatur der Gase am Auslass

Mittlere Abgastemperatur:

3. Bestimmung der mittleren Temperaturdifferenz

Temperaturunterschied:

Hinweis: wenn tb tm 1,5 - wird der arithmetische Mittelwert der Temperaturdifferenz ermittelt.

4. Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten von der Wand zum Wasser Thermophysikalische Parameter von Wasser bei Temperatur

folgende:

Reynoldszahl für Wasser:

Das Strömungsregime ist turbulent

Nusselt-Nummer:

Da die Wandtemperatur unbekannt ist, nehmen wir in erster Näherung an

Wärmeübergangskoeffizient von Wand zu Wasser

5. Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten durch Konvektion von Rauchgasen an die Wand

BUNDESAGENTUR FÜR BILDUNG

STAATLICHE BILDUNGSEINRICHTUNG DER HÖHEREN

BERUFLICHE AUSBILDUNG

"STAATLICHE ENERGIEUNIVERSITÄT IWANOWSK

benannt nach V.I. Lenin"

Abteilung theoretische Grundlagen Wärmetechnik

Bestimmung des integralen Emissionsgrades eines Festkörpers

Richtlinien für die Durchführung von Laborarbeiten

Iwanowo 2006

Zusammengestellt von V.V. Buchmirov

DIESE. Sozinova

Herausgeber DV Rakutina

Die Richtlinien richten sich an Studierende der Fachrichtungen des Profils Wärmetechnik 140101, 140103, 140104, 140106 und 220301 und der Studienrichtung „Wärme- und Stoffübertragung“ bzw. „Wärmetechnik“.

Der Leitfaden enthält eine Beschreibung des Versuchsaufbaus, der Methodik der Versuchsdurchführung sowie der für die Verarbeitung der Versuchsergebnisse notwendigen Berechnungsformeln.

Die methodischen Richtlinien wurden von der zyklusmethodischen Kommission der TEF genehmigt.

Rezensent

Institut für Theoretische Grundlagen der Wärmetechnik, Ivanovo State Power Engineering University

1. Aufgabe

1. Bestimmen Sie experimentell den integralen Schwärzungsgrad einer dünnen Wolframwendel.

2. Vergleichen Sie die Ergebnisse des Experiments mit Referenzdaten.

2. Kurze Informationen aus der Theorie der Strahlungswärmeübertragung

Wärmestrahlung (Strahlungswärmeübertragung) ist eine Methode der Wärmeübertragung im Weltraum, die durch die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen erfolgt, deren Energie bei Wechselwirkung mit einer Substanz in Wärme umgewandelt wird. Strahlungswärmeübertragung ist mit einer doppelten Energieumwandlung verbunden: Zunächst wird die innere Energie des Körpers in die Energie elektromagnetischer Strahlung umgewandelt, und dann, nach der Energieübertragung im Raum durch elektromagnetische Wellen, der zweite Übergang von Strahlungsenergie in die innere Energie eines anderen Körpers entsteht.

Die Wärmestrahlung eines Stoffes ist abhängig von der Körpertemperatur (Erwärmungsgrad des Stoffes).

Energie Wärmestrahlung auf den Körper fallen, können vom Körper absorbiert, reflektiert oder durchdrungen werden. Ein Körper, der die gesamte auf ihn einfallende Strahlungsenergie absorbiert, wird als absolut schwarzer Körper (Blackbody) bezeichnet. Beachten Sie, dass der Schwarze Körper bei einer bestimmten Temperatur die maximal mögliche Energiemenge abstrahlt.

Die Flussdichte der körpereigenen Strahlung wird damit bezeichnet Emissionsgrad. Dieser Strahlungsparameter innerhalb eines elementaren Wellenlängenabschnitts wird als Spektral bezeichnet eigene Flussdichte Strahlung oder spektraler Emissionsgrad des Körpers. Der temperaturabhängige Emissionsgrad eines schwarzen Strahlers gehorcht dem Stefan-Boltzmann-Gesetz:

, (1)

wo  0 \u003d 5,6710 -8 W / (m 2 K 4) - Stefan-Boltzmann-Konstante; \u003d 5,67 W / (m 2 K 4) - Emissionsgrad des schwarzen Körpers; T ist die Oberflächentemperatur eines vollständig schwarzen Körpers, K.

Absolut schwarze Körper gibt es in der Natur nicht. Ein Körper, dessen Strahlungsspektrum dem Strahlungsspektrum eines vollständig schwarzen Körpers ähnlich ist und dessen spektrale Dichte des Strahlungsflusses (E ) der gleiche Bruchteil   der spektralen Dichte des Strahlungsflusses eines vollständig schwarzen Körpers (E 0 ,λ) aufgerufen grau Karosserie:

, (2)

wobei   der spektrale Emissionsgrad ist.

Nach Integration von Ausdruck (2) über das gesamte Emissionsspektrum (
) wir bekommen:

, (3)

wobei E der Emissionsgrad des grauen Körpers ist; E 0 ist der Emissionsgrad des schwarzen Körpers,  ist der integrale Schwärzungsgrad des grauen Körpers.

Aus der letzten Formel (3) folgt unter Berücksichtigung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes ein Ausdruck zur Berechnung der Flussdichte der eigenen Strahlung (Strahlung) eines grauen Körpers:

wo
- Emissionsgrad des grauen Körpers, W / (m 2 K 4); T ist die Körpertemperatur, K.

Der Wert des integralen Emissionsgrades hängt ab physikalische Eigenschaften Körper, seine Temperatur und die Rauheit der Körperoberfläche. Der integrale Emissionsgrad wird experimentell bestimmt.

BEI Labor arbeit Der integrale Emissionsgrad von Wolfram wird ermittelt, indem der Strahlungswärmeaustausch zwischen einem erhitzten Wolframfaden (Körper 1) und den Wänden eines mit Wasser gefüllten Glasbehälters (Körper 2) untersucht wird (Abb. 1).

Reis. 1. Schema der Strahlungswärmeübertragung im Experiment:

1 - beheizter Faden; 2- Innenfläche Glasflasche; 3 - Wasser

Der resultierende Wärmestrom, der vom Glasbehälter aufgenommen wird, kann nach folgender Formel berechnet werden:

, (6)

wobei  pr der reduzierte Emissionsgrad im System aus zwei Körpern ist,  1 und  2 die integralen Emissionsgrade des ersten und des zweiten Körpers sind; T 1 und T 2, F 1 und F 2 - absolute Temperaturen und Flächen der Wärmeaustauschflächen des ersten und zweiten Körpers,  12 und  21 - Winkelkoeffizienten der Strahlung, die zeigen, welcher Bruchteil der halbkugelförmigen Strahlungsenergie von einem fällt Körper zu einem anderen.

Anhand der Eigenschaften von Steigungskoeffizienten lässt sich das leicht zeigen
, a
. Wenn wir die Werte der Steigungskoeffizienten in Formel (6) einsetzen, erhalten wir

. (7)

Da die Oberfläche des Wolframfadens (Körper 1) viel kleiner ist als die Fläche der ihn umgebenden Hülle (Körper 2), geht die Steigung  21 gegen Null:

F 1  F 2
 21 \u003d F 1 / F 2 0 oder
. (8)

Unter Berücksichtigung der letzten Schlussfolgerung folgt aus Formel (7), dass der reduzierte Emissionsgrad des in Abb. 1 wird nur durch die Strahlungseigenschaften der Wendeloberfläche bestimmt:

 pr  1 oder
. (9)

In diesem Fall hat die Formel zur Berechnung des resultierenden Wärmeflusses, der von einem Glasbehälter mit Wasser wahrgenommen wird, die Form:

woraus der Ausdruck zur Bestimmung des integralen Schwärzegrads eines Wolframfadens folgt:

, (11)

wo
ist die Oberfläche des Wolframfadens: d - Durchmesser und Länge des Fadens.

Der Emissionsgrad eines Wolframfadens wird nach der naheliegenden Formel berechnet:

. (12)

Strahlung Feststoffe ist Oberfläche, und die Strahlung von Gasen ist volumetrisch.

Die Wärmeübertragung durch Strahlung zwischen zwei flachen parallelen grauen Oberflächen von Festkörpern mit Temperaturen T 0 1 abs und T 0 2 abs (T 1 > T 2) wird durch die Formel berechnet

C CR - reduzierter Emissionsgrad;

C 1 - Emissionsvermögen der Oberfläche des ersten Körpers;

C 2 - Emissionsvermögen der Oberfläche des zweiten Körpers;

Mit s = 4,9 kcal / m 2 Stunde Grad 1 - Emissionsgrad des schwarzen Körpers.

In praktischen Berechnungen ist es bequemer, den sogenannten Emissionsgrad zu verwenden

=.

Reduzierter Emissionsgrad

In dem Fall, wenn der erste Körper mit der Oberfläche F 1 aus allen

Seiten, die von der Oberfläche F 2 des zweiten Körpers umgeben sind, wird die übertragene Wärmemenge durch die Formel bestimmt

Der reduzierte Emissionsgrad und der reduzierte Emissionsgrad werden durch die Formeln bestimmt

In dem Fall, wenn F 2 > F 1, d. h.

C pr \u003d C 1 und pr = 1 .

Um den Wärmeverlust durch Strahlung zu reduzieren, werden sogenannte Schirme verwendet. Der Schirm ist ein dünnwandiges Blech, das die Abstrahlfläche bedeckt und in geringem Abstand von dieser angeordnet ist. In erster Näherung wird der konvektive Wärmeübergang durch den Luftspalt zwischen Schirm und Abstrahlfläche nicht berücksichtigt. Außerdem wird der Wärmewiderstand der Wand des Bildschirms selbst immer vernachlässigt, d. H. Die Temperaturen an seinen Oberflächen werden als gleich angesehen.

Bei flachen Parallelschirmen wird beim Ersatz die Formel für die Wärmeübertragung durch Strahlung verwendet pr sogenannter äquivalenter Emissionsgrad

wo 12 ,23 usw. - bestimmt durch die Formel für pr, der reduzierte Emissionsgrad beim Wärmeaustausch durch Strahlung zwischen der 1. und 2. Oberfläche, zwischen der 2. und 3. Oberfläche usw.

Bei Abschirmung zylindrischer Körper (Rohre) der äquivalente Emissionsgrad

Die übertragene Wärmemenge Q wird nach der Formel berechnet

Abgase

Strahlende Gase sind dreiatomige und mehratomige Gase. Von größtem praktischem Interesse ist die Strahlung

CO 2 und H 2 O.

Die Emission von Gasen ist selektiv und hängt von der Größe und Form des Gasvolumens ab.

Die Wärmemenge, die durch Strahlung von dem Gasvolumen, dessen Bestandteile CO 2 und H 2 O sind, auf die umgebende Hülle, die die Eigenschaften eines grauen Körpers hat, übertragen wird, wird durch die Formel bestimmt

wobei T gas die absolute Temperatur des abstrahlenden Gasvolumens ist;

T Artikel - die absolute Temperatur der umgebenden Schale;

= 0,5 (+ 1) - effektiver Emissionsgrad der Schale (at von 0,8 bis 1,0);

=
+
- der Schwärzungsgrad des Gases, bestimmt durch die Diagramme der Abb. 85 und 86 für die durchschnittliche Gastemperatur;

- der Schwärzungsgrad des Gases, bestimmt durch dieselben Diagramme, jedoch durch die Temperatur st der Schale;

β-Korrektur für den Partialdruck von Wasserdampf, ermittelt aus dem Diagramm in Abb. 87.

Schwärzungsgrad von Kohlendioxid
und Wasserdampf
hängt von der Temperatur des Gasvolumens und der effektiven Dicke der strahlenden Schicht ps ab, wobei p ata der Partialdruck der strahlenden Komponente und sm die reduzierte Strahllänge ist.

Die reduzierte Balkenlänge kann näherungsweise durch die Formel bestimmt werden

wo Vm 3 - mit strahlendem Gas gefülltes Volumen (strahlendes Volumen);

Fm 2 - Schalenoberfläche.

Für einzelne Sonderfälle wird die reduzierte Trägerlänge nach folgenden Formeln ermittelt:

für das Gasvolumen im Ringraum (s 1 - Längsabstand, d. h. der Abstand zwischen den Achsen der Rohre in einer Reihe; s 2 - Querabstand, d. h. der Abstand zwischen den Reihen; d - Rohrdurchmesser)

für eine planparallele Gasschicht unendlicher Länge mit einer Dicke

s= 1,8 ;

für Zylinderdurchmesser d

Manchmal wird das Konzept des Wärmeübertragungskoeffizienten durch Strahlung eingeführt α l kcal / m 2 Stunde deg. Dieser Koeffizient wird durch die Formel bestimmt

Beispiel. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die durch Strahlung von einer glühenden Stahlplatte mit einer Oberflächentemperatur von t 1 = 1027 ° C auf eine andere ähnliche Platte mit einer Oberflächentemperatur von t 2 = 27 ° C übertragen wird, die parallel zur ersten angeordnet ist .

Lösung: Aus Anlage 20 entnehmen wir den Schwärzungsgrad der Stahlplatte (oxidiert):
. Wir definieren das Reduzierte

Emissionsgrad nach Formel

Menge der übertragenen Wärme

Beispiel. Eine Stahldampfleitung mit einem Durchmesser von 300 mm, deren Außenwandtemperatur t 1 \u003d 300 ° C beträgt, wird im Innenbereich verlegt. Um Wärmeverluste zu reduzieren, ist die Dampfleitung mit einem doppelten zylindrischen Mantel (Sieb) verschlossen. Das erste Gehäuse mit einem Durchmesser von 320 mm besteht aus dünnen Stahlblechen ( = 0,82), das zweite Gehäuse mit einem Durchmesser von 340 mm besteht aus dünnen Aluminiumblechen ( = 0,055). Bestimmen Sie den Wärmeverlust pro 1 Lauf. m der blanken und abgeschirmten Dampfleitung sowie die Temperatur des Aluminiumgehäuses. Ignorieren Sie die konvektive Wärmeübertragung. Die Raumtemperatur beträgt 25°C.

Entscheidung Lassen Sie uns den Wärmeverlust einer nackten Dampfleitung bestimmen, wobei wir annehmen, dass die Oberfläche der Dampfleitung F 1 um ein Vielfaches kleiner ist als die Oberfläche der Wände des Raums F 4 . Bei F1<

pr = 1 = 0.80

(für oxidierten Stahl).

Nach der Formel

Lassen Sie uns nun den Wärmeverlust bei Vorhandensein von Bildschirmen bestimmen. Wir ermitteln die reduzierten Emissionsgrade:

Äquivalenter Emissionsgrad

Die durch Strahlung übertragene Wärmemenge

Durch die Installation von Bildschirmen verringerte sich somit der Wärmeverlust

Um die Temperatur eines Aluminiumblechs zu bestimmen, stellen wir eine Gleichung auf

Lösen wir diese Gleichung, finden wir

Beispiel. Ein Thermoelement wurde verwendet, um die Temperatur des heißen Luftstroms zu messen, der durch den Kanal strömte. Zwischen der Thermoelementverbindung und den Kanalwänden findet ein Strahlungswärmeaustausch statt (Abb. 88), der die Thermoelementablesungen verfälscht. Um den Fehler bei der Temperaturmessung zu reduzieren, wird das Thermoelement mit einem Siebrohr verschlossen 1. Ermitteln Sie die tatsächliche Temperatur des Luftstroms, wenn das Thermoelement eine Temperatur von t = 200 °C anzeigt. Die Temperatur der Kanalinnenwand ist t st = 100 ° C. Der Emissionsgrad des Schirms und der Thermoelementverbindung sind gleich und gleich 0,8. Der Wärmeübergangskoeffizient von Luft zur Thermoelementverbindung α = 40 kcal/m 2 Stunde Grad und zur Schirmoberfläche α = 10 kcal/m 2 Stunde Grad.

Lösung: Bezeichnen Sie das Reale

(gewünschte) Lufttemperatur t in.

Temperatur bestimmt durch

Thermoelement, ist die Temperatur

ihre Kreuzung t.

Lassen Sie uns die Wärmebilanzgleichung für die Thermoelementverbindung zusammenstellen. Die Wärmemenge, die von der Verbindungsstelle aufgrund von Konvektion aufgenommen wird, ist

und die Wärmemenge, die durch Strahlung von der Verbindungsstelle der Oberfläche F zur Oberfläche F e abgegeben wird, die die Verbindungsstelle des Thermoelements des Siebrohrs umgibt,

wobei T e die absolute Temperatur der Innenfläche des Siebrohrs ist.

Da F e >> F gilt, erhalten wir
.

Im stationären Modus wird die Wärmebilanz für die Thermoelementverbindung durch die Gleichung ausgedrückt

Berechnen wir nun die Wärmebilanz für das Siebrohr unter Vernachlässigung des Wärmewiderstandes des Rohres selbst. Wärmegewinn durch Konvektion

Der Wärmeeintrag durch die Strahlung der Thermoelementverbindung ist offensichtlich gleich der Wärme

was wiederum gleich ist

Wärmeaufnahme durch Abstrahlung der Außenfläche des Siebrohres an die umgebenden Wände des Kanals

und da in diesem Fall F st >> F e, dann
. Somit wird die Wärmebilanz des Siebrohrs durch die Gleichung ausgedrückt

Normalerweise wird in dieser Gleichung der erste Term auf der linken Seite vernachlässigt.

Teile (aufgrund von F e >> F). Dann

Die gemeinsame Lösung der Gleichungen ermöglicht es uns, das Gewünschte zu bestimmen

Temperatur t in

Wir lösen die resultierenden Gleichungen grafisch und berechnen daraus

Temperatur t in abhängig von t e. Der Schnittpunkt der entsprechenden Kurven (Abb. 89) bestimmt die Temperatur t in:

Fehler bei der Bestimmung der Temperatur mit einem Thermoelement

Beispiel. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die durch Strahlung auf Stahlrohre übertragen wird, die sich im Schornstein eines Wasserrohr-Dampfkessels befinden. Die Partialdrücke von Kohlendioxid in Wasserdampf in Rauchgasen sind jeweils p CO 2 = 0,15 atm und p H 2 O = 0,075 atm. Außendurchmesser der Rohre d= 51 mm; ihre Längsteilungen 1 = 90 mm und Querteilungen 2 = 70 mm. Gastemperatur

n
am Einlass zum Gaskanal t / \u003d 1000 0 C und am Auslass des Gaskanals t // \u003d 800 0 C. Die Außentemperatur

Rohroberfläche ist konstant

und gleich t st \u003d 230 0 C.

Entscheidung Vorläufig

Durchschnittstemperatur ermitteln

Gasfluss, den wir akzeptieren

gleich der Auslegungstemperatur t Gas.

Entsprechende effektive Schichtdicken

Nach den Diagrammen in Abb. 85 und 86 finden wir

Korrektur β für den Partialdruck von Wasserdampf (nach Abb. 87) β \u003d 1,06.

Nach der Formel

Strahlungswärmeübertragungskoeffizient

Beispiel. In einem zylindrischen Stahlrohr mit einem Innendurchmesser d = 0,25 m bewegt sich ein Gasgemisch. Mittlere Gastemperatur t gas = 1100 0 C. Partialdruck von Kohlendioxid

= 0,45 ata. Wandtemperatur t st \u003d 300 0 C. Bestimmen Sie die durch Strahlung übertragene Wärmemenge pro 1 Laufmeter. m Rohr.

LÖSUNG: Reduzierte Balkenlänge

S=0,9d=0,9 0,25=0,225 m.

Effektive Dicke der Strahlungsschicht

s
\u003d 0,225 0,45 \u003d 0,101 m ata.

Gemäss Abb. 85 bestimmt bei t= 1100°C
\u003d 0,10: bei t \u003d 300 0 С
= 0,095. Da kein Wasserdampf in der Mischung ist, Gas = 0,10 und
= 0,095.

Nach der Formel

Für 1 Zeile m

Aufgaben

453. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die von einer Stahlplatte bei einer Temperatur von t 1 \u003d 600 0 C auf einem Messingblech gleicher Größe bei einer Temperatur von t 2 \u003d 27 0 C parallel zur Platte abgestrahlt wird. Bestimmen Sie auch den Wärmeübergangskoeffizienten durch Strahlung.

Antwort: q 12 \u003d 5840 kcal / m 2 Stunde; α l \u003d 10,2 kcal / m 2 Stunde deg.

454. Strahlungswärmeaustausch findet zwischen zwei parallelen Ebenen statt. Oberfläche mit der Temperatur t 1 =

600°C und Schwärze \u003d 0,64, strahlt Wärme in der Menge ab

q 12 \u003d 1000 kcal / m 2 Stunde. Bestimmen Sie die Temperatur der wärmeaufnehmenden rauen Aluminiumoberfläche ( = 0,055).

Antwort: t 2 \u003d 390 0 C.

455. Bestimmen Sie die Wärmemenge q 12 kcal / m 2 Stunde, die von der Oberfläche einer ebenen Wand auf eine andere parallele ebene Wand abgestrahlt wird. Die Wandtemperaturen sind jeweils gleich t 1 \u003d 227 ° C und t 2 \u003d 27 0 C. Die Bestimmung erfolgt für vier Optionen:

a) C 1 \u003d C 2 \u003d C s \u003d 4,9 kcal / m 2 Stunde Grad 4 (absolut schwarze Oberflächen);

b) C 1 \u003d C 2 \u003d 4,3 kcal / m 2 Stunde Grad 4 (matte Stahloberflächen);

c) C 1 \u003d 4,3 kcal / m 2 Stunde Grad 4 (matte Stahloberfläche),

C 2 \u003d 0,3 kcal / m 2 Stunde Grad 4 (Weißblech);

d) C 1 \u003d C 2 \u003d 0,3 kcal / m 2 Stunde Grad 4 (Weißblech).

Antwort: a) q 12 \u003d 2660 kcal / m 2 Stunde; 6) q 12 \u003d 2080 kcal / m 2 Stunde;

c) q 12 \u003d 160 kcal / m 2 Stunde; d) q 12 \u003d 84 kcal / m 2 Stunde.

456. Ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von d = 200 mm und einer Länge von 1 = 5 m befindet sich in einem gemauerten Raum, dessen Breite a = 8 m und dessen Höhe h = 5 m beträgt. Bestimmen Sie den Wärmeverlust für das Rohr durch Strahlung, wenn die Oberflächentemperatur des Rohrs t 1 = 327 ° C und die Temperatur der Oberfläche der Wände des Raums t 2 = 27 ° C ist.

Antwort: Q 12 \u003d 14950 kcal / Stunde.

457. Löse das vorherige Problem unter der Voraussetzung, dass a) Stahlrohr sich in einem gemauerten Korridor mit einem Querschnitt von 2 x 1 m befindet und b) sich ein Stahlrohr in einem gemauerten Kanal mit einem Querschnitt von 350 x 350 mm befindet. Die Wandtemperatur beträgt in beiden Fällen t 2 = 27 °C. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Lösung der vorherigen Aufgabe.

Antwort: a) Q 12 \u003d 14900 kcal / Stunde; b) Q 12 \u003d 14500 kcal / Stunde.

458. Bestimmen Sie den Wärmeverlust durch Strahlung in einer Linie. m der Stahldampfleitung. Der Außendurchmesser der Dampfleitung beträgt d \u003d 0,2 m, ihre Oberflächentemperatur t 1 \u003d 310 0 C und die Temperatur

Umgebungsluft t 2 \u003d 50 0 C. Vergleichen Sie die Ergebnisse der Lösung mit der Antwort auf Problem 442.

Antwort: q \u003d 2575 kcal / Laufen. m Stunde; Der Wärmeverlust durch Strahlung ist 2,36-mal größer als der Wärmeverlust durch konvektive Wärmeübertragung.

459. Eine gusseiserne Ofentür von 500 x 400 mm in einem Dampfkessel hat eine Temperatur von t 1 = 540 ° C ( = 0,64). Bestimmen Sie die Menge der abgestrahlten Wärme, wenn die Temperatur im Heizraum t 2 \u003d 35 ° C beträgt. Bestimmen Sie auch den Wärmeübertragungskoeffizienten durch Strahlung.

Antwort: Q \u003d 2680 kcal / Stunde; α l \u003d 2b,5 kcal / m 2 Stunde deg.

460. Bestimmen Sie den Wärmeübergang durch Strahlung zwischen parallelen Flächen aus mattiertem Stahl (siehe Aufgabe 455 6), wenn zwischen ihnen eine Abschirmung in Form eines dünnen Stahlblechs mit gleichem Emissionsgrad angeordnet ist.

Antwort: q 12 \u003d 1040 kcal / m 2 Stunde.

461. Löse Aufgabe 460 unter der Voraussetzung, dass zwischen den Stahlflächen ein Schirm angeordnet wird, der aus vier dünnen Stahlblechen mit gleichem Emissionsgrad besteht.

Antwort: q 12 \u003d 416 kcal / m 2 Stunde.

462. Löse Aufgabe 455 6 unter der Bedingung, dass ein Sieb aus Weißblech zwischen die Stahlflächen gelegt wird. Vergleichen Sie das Ergebnis der Lösung mit der Lösung zu Aufgabe 455 6.

Antwort: q 12 \u003d 81 kcal / m 2 Stunde, d. H. Die übertragene Wärmemenge nimmt etwa um das 25-fache ab.

463. Löse Aufgabe 455 6 unter der Bedingung, dass ein Sieb aus zwei Blechen zwischen die Stahlflächen gelegt wird.

Antwort: q 12 \u003d 41,5 kcal / m 2 Stunde.

464. Der Ofen eines Dampfkessels wird mit einer feurigen Fackel gefüllt, die eine bedingte Temperatur t 1 = 1000 0 C und einen bedingten Schwärzungsgrad hat = 0,3. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die durch das Brennloch des Ofens abgestrahlt wird, das durch eine gusseiserne Tür verschlossen ist ( \u003d 0,78) sowie die Temperatur der Tür selbst, wenn die Temperatur im Heizraum t 2 \u003d 30 0 С (die gusseiserne Tür kann als Flachbildschirm zwischen dem Brenner und der Umgebung betrachtet werden). Grad der Schwärze Umfeld gleich 1,0 nehmen.

Antwort: q \u003d 25530 kcal / m 2 Stunde; t dv \u003d b5b ° C.

465. Lösen Sie das vorherige Problem, vorausgesetzt, dass die gusseiserne Tür mit einem gusseisernen Reflektor ausgestattet ist, der sich an der Seite des Ofens befindet (ein solcher Reflektor kann als Schirm betrachtet werden).

Antwort: q \u003d 19890 kcal / m 2 Stunde; t dv \u003d 580 ° C.

466. Lösen Sie das Beispiel auf Seite 225, vorausgesetzt, dass die Thermoelementverbindung nicht durch ein Schirmrohr geschützt ist.

Antwort: t in \u003d 230 0 C; der Fehler bei der Bestimmung der Temperatur beträgt 13 %.

467. Lösen Sie Aufgabe 458 unter der Voraussetzung, dass die Dampfleitung von einem Stahlblechschirm umgeben ist ( = 0,82). Siebdurchmesser d e = 0,3 m. Zwischen der Dampfleitung und dem Stahlsieb befindet sich Luft. Bei der Bestimmung des Wärmeverlustes durch Strahlung wird der konvektive Wärmeaustausch zwischen Schirm und Luft nicht berücksichtigt. Bestimmen Sie auch die Temperatur des Bildschirms. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Antwort auf Problem 458. Antwort: q \u003d 1458 kcal / rm. m Stunde; t e \u003d 199 ° C.

468. Lösen Sie das vorherige Problem unter Berücksichtigung der konvektiven Wärmeübertragung zwischen dem Bildschirm und der Luft, wobei angenommen wird, dass der Wärmeübertragungskoeffizient gleich α e = 20 kcal / m 2 Stunde Grad ist. Vergleichen Sie das Ergebnis mit der Lösung der Aufgaben 458 und 467.

Antwort: q \u003d 1890 kcal / Laufen. m Stunde; t e \u003d 126 ° C.

Hinweis: Bei der Lösung von Problem 468 ist es notwendig, zu komponieren

Wärmebilanzgleichung.

469. Eine Dampfleitung mit einem Durchmesser von d \u003d 0,2 m (in Aufgabe 458 angegeben) ist mit einer Wärmedämmung bedeckt, die aus 5 Aluminiumfoliensieben besteht ( = 0,055). Der Abstand zwischen den Folienschichten beträgt = 5mm. Bestimmen Sie, wie oft der Wärmeverlust durch Strahlung einer isolierten Dampfleitung geringer ist als der Wärmeverlust einer nicht isolierten Dampfleitung. Antwort: 127 Mal weniger.

470. Bestimmen Sie den Wärmeübergangskoeffizienten durch Strahlung von Rauchgasen an die Wände von Heißwasserrohren eines Dampfkessels. Außendurchmesser der Rohre d= 44,5 mm, Längsteilung der Rohre in einer Reihe

s 1 = 135 mm und Querteilung s 2 = 90 mm. Die Temperatur der Gase am Eintritt in den Abzug t / = 900 0 C und am Austritt t // = 700 ° C. Die Oberflächentemperatur der Rohrwände t st = 300 ° C. Die Partialdrücke von dreiatomigen Gasen sind:
= 0,18 ata und
= 0,08 ata.

Antwort: α l 12,8 kcal/m2 Std. Grad

471. Lösen Sie das vorherige Problem, vorausgesetzt, dass die Stufen der Rohre auf s 1 = 81 mm und s 2 = 65 mm reduziert werden und die restlichen Anfangsdaten unverändert bleiben. Antwort: α l \u003d 8 kcal / m 2 Stunden Grad.

472. In einem engen Kanal mit einem Querschnitt von 820 x 20 mm bewegt sich ein Gasgemisch folgender Zusammensetzung (nach Volumen): N 2 = 73 %; O 2 = 2 %; CO 2 \u003d 15 % H 2 O \u003d 10 %. Die durchschnittliche Temperatur des Gasgemisches t Gas = 900 ° C, der Druck des Gemisches p = 1 atm. Die Kanalwände bestehen aus Stahlblech. Die Temperatur an der Oberfläche der Kanalwände t st \u003d 100 ° C. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die durch Strahlung von den Gasen auf die Kanalwände übertragen wird. Antwort: q \u003d 4000 kcal / m 2 Stunde.

Plancksches Gesetz. Die Strahlungsintensität eines vollständig schwarzen Körpers I sl und eines realen Körpers I l ​​hängt von einer Wellenlänge ab.

Unbedingt schwarzer Körper wenn gegeben, sendet es Strahlen aller Wellenlängen von l \u003d 0 bis l \u003d ¥ aus. Wenn wir Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen irgendwie voneinander trennen und die Energie jedes Strahls messen, stellt sich heraus, dass die Energieverteilung entlang des Spektrums unterschiedlich ist.

Mit zunehmender Wellenlänge nimmt die Energie der Strahlen zu, bei einer bestimmten Wellenlänge erreicht sie ein Maximum und nimmt dann ab. Außerdem steigt bei einem Strahl gleicher Wellenlänge seine Energie mit der Zunahme der vom Körper emittierten Strahlen (Abb. 11.1).

Planck hat das folgende Gesetz zur Änderung der Strahlungsintensität eines vollständig schwarzen Körpers in Abhängigkeit von einer Wellenlänge aufgestellt:

Ich sl \u003d s 1 l -5 / (e s / (l T) - 1), (11,5)

Wenn wir das Plancksche Gesetz in Gleichung (11.7) einsetzen und von l \u003d 0 bis l \u003d ¥ integrieren, stellen wir fest, dass die integrale Strahlung (Wärmefluss) eines vollständig schwarzen Körpers direkt proportional zur vierten Potenz seines Absolutwerts ist (Stefan-Boltzmann Gesetz).

E s \u003d C s (T / 100) 4, (11,8)

wo С s \u003d 5,67 W / (m 2 * K 4) - das Emissionsvermögen eines vollständig schwarzen Körpers

Betrachtet man in Abb. 11.1 die Energiemenge, die dem hellen Teil des Spektrums entspricht (0,4-0,8 Mikron), ist leicht zu erkennen, dass sie für niedrige sehr klein ist im Vergleich zur Energie der integralen Strahlung. Nur wenn die Sonne ~ 6000 K hat, beträgt die Energie der Lichtstrahlen etwa 50% der Gesamtenergie der schwarzen Strahlung.

Alle in der Technik verwendeten realen Körper sind nicht absolut schwarz und geben bei gleicher Energie weniger Energie ab als ein komplett schwarzer Körper. Auch die Strahlung realer Körper hängt von der Wellenlänge ab. Damit die Gesetze der Schwarzkörperstrahlung auf reale Körper angewendet werden können, wird der Begriff Körper und Strahlung eingeführt. Unter Strahlung wird eine Strahlung verstanden, die ähnlich wie Schwarzkörperstrahlung ein kontinuierliches Spektrum hat, aber die Intensität der Strahlen für jede Wellenlänge I l für jede ist ein konstanter Bruchteil der Schwarzkörperstrahlungsintensität I sl , d. h. es gibt eine beziehung:

Ich l / Ich sl \u003d e \u003d const. (11.9)

Der Wert von e wird Schwärzungsgrad genannt. Es hängt von den physikalischen Eigenschaften des Körpers ab. Der Schwärzegrad von Körpern ist immer kleiner als Eins.

Kirchhoffsches Gesetz. Bei jedem Körper hängen die Strahlungs- und Absorptionsfähigkeiten von einer Wellenlänge ab. Verschiedene Körper haben verschiedene Bedeutungen E und A. Die Abhängigkeit zwischen ihnen wird durch das Kirchhoff-Gesetz festgelegt:

E \u003d E s * A oder E / A \u003d E s \u003d E s / A s \u003d C s * (T / 100) 4. (11.11)

Das Verhältnis des Emissionsgrades eines Körpers (E) zu seinem Absorptionsvermögen (A) ist für alle Körper gleich und gleich dem Emissionsgrad eines vollständig schwarzen Körpers.

Aus dem Kirchhoffschen Gesetz folgt, dass ein Körper mit geringem Absorptionsvermögen auch einen geringen Emissionsgrad (poliert) hat. Ein absolut schwarzer Körper, der das maximale Absorptionsvermögen hat, hat auch den höchsten Emissionsgrad.

Das Kirchhoffsche Gesetz bleibt auch für monochromatische Strahlung gültig. Das Verhältnis der Strahlungsintensität eines Körpers bei einer bestimmten Wellenlänge zu seinem Absorptionsvermögen bei derselben Wellenlänge ist für alle Körper gleich, wenn sie gleich sind, und ist numerisch gleich der Strahlungsintensität eines vollständig schwarzen Körpers bei demselben Wellenlänge und , d.h. ist nur eine Funktion der Wellenlänge und :

E l / A l \u003d I l / A l \u003d E sl \u003d I sl \u003d f (l, T). (11.12)

Daher kann ein Körper, der Energie bei einer beliebigen Wellenlänge ausstrahlt, diese bei derselben Wellenlänge absorbieren. Wenn der Körper in einem Teil des Spektrums keine Energie absorbiert, strahlt er in diesem Teil des Spektrums nicht.

Aus dem Kirchhoffschen Gesetz folgt auch, dass der Schwärzungsgrad des Körpers e numerisch gleich dem Absorptionskoeffizienten A ist:

e \u003d I l / I sl \u003d E / E sl \u003d C / C sl \u003d A. (11.13)

Lamberts Gesetz. Die vom Körper abgegebene Strahlungsenergie breitet sich im Raum in unterschiedlichen Richtungen mit unterschiedlicher Intensität aus. Das Gesetz, das die Abhängigkeit der Strahlungsintensität von der Richtung festlegt, wird als Lambertsches Gesetz bezeichnet.

Das Lambertsche Gesetz legt fest, dass die Menge an Strahlungsenergie, die von einem Oberflächenelement dF 1 in Richtung des Elements dF 2 emittiert wird, proportional zum Produkt der Menge an Energie ist, die entlang der Normalen dQ n emittiert wird, multipliziert mit dem Raumwinkel dsh und cosö, zusammengesetzt aus die Strahlungsrichtung mit der Normalen (Abb. 11.2):

d 2 Qn = dQ n *dw *cosj . (11.14)

Folglich wird die größte Menge an Strahlungsenergie in der Richtung senkrecht zur Strahlungsoberfläche emittiert, d. h. bei (j = 0). Mit zunehmendem j nimmt die Strahlungsenergie ab und ist bei j = 90° gleich Null. Das Lambertsche Gesetz gilt uneingeschränkt für einen vollständig schwarzen Körper und für Körper mit diffuser Strahlung bei j = 0 - 60 °.

Für polierte Oberflächen gilt das Lambertsche Gesetz nicht. Für sie ist die Strahlung bei j größer als in der Richtung senkrecht zur Oberfläche.

Strahlungswärmeübertragung zwischen Körpern in einem transparenten Medium (reduzierter Emissionsgrad des Systems, Berechnung der Wärmeübertragung, Methoden zur Verringerung oder Erhöhung der Intensität der Wärmeübertragung).

Bildschirme

BEI verschiedene Gebiete Techniken Oft gibt es Fälle, in denen es erforderlich ist, die Wärmeübertragung durch Strahlung zu reduzieren. Beispielsweise müssen Arbeiter in Werkstätten, in denen es Oberflächen mit hohen Temperaturen gibt, vor der Einwirkung von Wärmestrahlen geschützt werden. In anderen Fällen ist es erforderlich, die hölzernen Gebäudeteile vor Strahlungsenergie zu schützen, um eine Entzündung zu verhindern; Thermometer sollten vor Strahlungsenergie geschützt werden, da sie sonst falsche Messwerte liefern. Wann immer es notwendig ist, die Wärmeübertragung durch Strahlung zu reduzieren, wird daher auf die Installation von Abschirmungen zurückgegriffen. Normalerweise ist der Bildschirm ein dünnes Metallblech mit hohem Reflexionsvermögen. Die Temperaturen beider Oberflächen des Bildschirms können als gleich angesehen werden.

Betrachten wir die Wirkung eines Schirms zwischen zwei ebenen unendlich parallelen Flächen und vernachlässigen wir die Wärmeübertragung durch Konvektion. Die Oberflächen der Wände und des Bildschirms werden als gleich angenommen. Die Wandtemperaturen T 1 und T 2 werden konstant gehalten, wobei T 1 > T 2 . Wir gehen davon aus, dass die Strahlungskoeffizienten der Wände und des Bildschirms gleich sind. Dann sind die reduzierten Emissionsgrade zwischen den Flächen ohne Schirm, zwischen der ersten Fläche und dem Schirm, dem Schirm und der zweiten Fläche einander gleich.

Der von der ersten Oberfläche auf die zweite (ohne Sieb) übertragene Wärmestrom wird aus der Gleichung bestimmt

Der von der ersten Oberfläche auf das Sieb übertragene Wärmefluss wird durch die Formel ermittelt

und vom Schirm zur zweiten Oberfläche gemäß der Gleichung

Bei stationärem thermischen Zustand ist also q 1 = q 2

wo

Durch Einsetzen der resultierenden Siebtemperatur in eine der Gleichungen erhalten wir

Wenn wir die erste und letzte Gleichung vergleichen, finden wir diese Einstellung auf einem Bildschirm akzeptierte Bedingungen reduziert die Wärmeübertragung durch Strahlung um die Hälfte:

(29-19)

Es kann nachgewiesen werden, dass die Installation von zwei Schirmen die Wärmeübertragung um den Faktor drei verringert, die Installation von drei Schirmen die Wärmeübertragung um den Faktor vier usw. Ein erheblicher Effekt der Verringerung der Wärmeübertragung durch Strahlung wird bei Verwendung eines Schirms erzielt dann aus poliertem Metall

(29-20)

wobei C" pr - reduzierter Emissionsgrad zwischen der Oberfläche und dem Schirm;

Mit pr - der reduzierte Strahlungskoeffizient zwischen den Oberflächen.

Abgase

Die Strahlung gasförmiger Körper unterscheidet sich stark von der Strahlung fester Körper. Einatomige und zweiatomige Gase haben ein vernachlässigbares Emissions- und Absorptionsvermögen. Diese Gase gelten als durchlässig für Wärmestrahlen. Dreiatomige Gase (CO 2 und H 2 O usw.) und mehratomige Gase haben bereits eine beträchtliche Emissions- und folglich Absorptionskapazität. Bei hohe Temperatur die Strahlung dreiatomiger Gase, die bei der Verbrennung von Brennstoffen entstanden sind sehr wichtig für den Betrieb von Wärmetauschern. Die Emissionsspektren dreiatomiger Gase haben im Gegensatz zur Emission grauer Körper einen ausgeprägt selektiven (selektiven) Charakter. Diese Gase absorbieren und geben Strahlungsenergie nur in bestimmten Wellenlängenintervallen ab verschiedene Teile Spektrum (Abb. 29-6). Für Strahlen mit anderen Wellenlängen sind diese Gase transparent. Wenn der Strahl trifft

auf seinem Weg eine Gasschicht, die in der Lage ist, einen Strahl mit einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren, dann wird dieser Strahl teilweise absorbiert, geht teilweise durch die Dicke des Gases und tritt auf der anderen Seite der Schicht mit einer geringeren Intensität als am Eingang aus. Eine sehr dicke Schicht kann praktisch den gesamten Strahl absorbieren. Außerdem hängt die Aufnahmefähigkeit eines Gases von dessen Partialdruck bzw. Molekülzahl und Temperatur ab. Die Emission und Absorption von Strahlungsenergie in Gasen erfolgt im gesamten Volumen.

Der Gasabsorptionskoeffizient kann durch die folgende Beziehung bestimmt werden:

oder die allgemeine Gleichung

Die Dicke der Gasschicht s hängt von der Form des Körpers ab und wird als mittlere Strahllänge nach empirischer Tabelle definiert.

Der Druck der Verbrennungsprodukte wird normalerweise mit 1 bar angenommen, daher werden die Partialdrücke von dreiatomigen Gasen in der Mischung durch die Gleichungen p co2, \u003d r co2 und P H 2 O \u003d r H 2 O bestimmt, wobei r ist der Volumenanteil von Gas.

Durchschnittliche Wandtemperatur - berechnet nach der Gleichung

(29-21).

wobei T "st die Temperatur der Kanalwand am Gaseinlass ist; T"" c t die Temperatur der Kanalwand am Gasauslass ist.

Die durchschnittliche Gastemperatur wird durch die Formel bestimmt

(29-22)

wo T "g - Gastemperatur am Eingang des Kanals;

T "" p - Gastemperatur am Ausgang des Kanals;

bei Kühlung wird das Pluszeichen und bei Gasheizung im Kanal das Minuszeichen genommen.

Die Berechnung der Strahlungswärmeübertragung zwischen dem Gas und den Kanalwänden ist sehr komplex und wird anhand einer Reihe von Diagrammen und Tabellen durchgeführt. Eine einfachere und ziemlich zuverlässige Berechnungsmethode wurde von Shack entwickelt, der die folgenden Gleichungen vorschlägt, die die Strahlung von Gasen in ein Medium mit einer Temperatur von 0 ° K bestimmen:

(29-23)

(29-24) wobei p der Partialdruck des Gases in bar ist; s ist die durchschnittliche Dicke der Gasschicht, m, T ist die durchschnittliche Temperatur der Gase und der Wand, °K. Eine Analyse der obigen Gleichungen zeigt, dass der Emissionsgrad von Gasen nicht dem Stefan-Boltzmann-Gesetz gehorcht. Die Strahlung von Wasserdampf ist proportional zu T 3 und die Strahlung von Kohlendioxid ist proportional zu G 3 – 5 .