第2章传热原理2.3辐射换热2章节(403KB).pptVIP

6 气体辐射 6.1 气体辐射的特点 (1) 不同种类的气体，辐射本领相差大； 单原子气体（如隋性气体） (对称)双原子气体 （如O2、N2、H2等） 辐射能力弱，可以 看成是辐射透热体； 三原子（或多原子）气体（如H2O、CO2、SO2、 SO3、NH3及不对称的双原子气体如CO等）： 有一定的辐射能力。 (2) 选择性辐射和吸收； ——只能辐射或吸收某一定波长范围内的辐射能。 ?，?m A H2O CO2 1 1 2 2 3 3 (3) 无反射，即R＝0； (4) 黑度较小（与固体比较），且与气体的温 度分压、厚度有关； (5) 辐射、吸收在全容积进行。 6.2 气体的辐射能力及黑度 I?,0 I?,L L 根据比尔定律： 吸收率： 当L??，?? ?1（e-k·L ? 0），此时气体层具有 黑体的性质。将所有光带中气体的??或A?加起 来，即为气体的黑度?g或吸收率Ag。 透过率： 黑 度： 工程上按照沙克的经验公式来计算CO2和H2O 的辐射能力： 显然利用上式精确计算??或A?是很困难的。 上式很复杂，为计算方便，改写成S-B定律形式： 式中： (1) 可用经验公式计算： (2) 也可以查表法求得气体的黑度 ——霍特尔（Hottel）实验图表。 图1-64是按照混合气体的总压力为1atm时 制得的，所以当 pg?1atm时应乘以校正系 数（图2-65）： 图2-66是按照 pH2O 和 lg 同次方制作的，所 以也应乘以校正系数（图2-67）： 注意： (3) 当CO2和H2O同时存在时，由于二者的辐 射和吸收光谱区有重叠，因此计算时应加 以修正： 交互项 查图2-68 粗略计算时可忽略 6.3 气体的吸收率 因气体的辐射、吸收波谱不连续，所以与 辐射热射线的固体之波谱不匹配。 当Tg?Tw时，霍特尔提出分别用下式计算 气体的吸收率： ∴ 式中：Tg——气体的温度，K； Tw——固体壁的温度，K； 、 ——CO2及H2O的条件黑度。它是： 以 代替 以 代替 以 Tw 代替 Tg 查图2-64至 图2-67并计 算得到的。 若CO2与H2O同时存在，需修正。此时混合气 体的吸收率为： 6.4 气体与外壳间的辐射换热 如烟气在烟道中流动： 外壳——烟道、风管、风道等； 气体——燃烧产物（烟气）?? 一般 ?w≥0.8，近似为“黑”外壳，这时净辐 射换热量： [W] 式中： Fw——炉壁面积，m2； ?g——考虑了pg 、lg、Tg后的气体黑度； Ag——考虑了 pg 、lg、Tg 、Tw 后的气体吸 　　　 收率。 (2) 若外壳不是黑体，是灰体，需修正（即考虑 导来黑度）： 其中： 有时，为了计算综合传热时使对流换热、辐射 换热形式统一，均采用牛顿（Newtonn）公式 的形式来表示： 式中：?g——辐射换热系数，[W/oC.m2]； 所以，综合传热系数： 综合传热量： 7 火焰辐射 燃料 火焰 烟气 燃烧 （燃烧产物） （反应） 火焰分为： (1) 暗焰（或不发光火焰）： 洁净的燃料如天然气、净化煤气、轻油等； 燃烧产物中主要成分为CO2、H2O、N2等； 辐射光谱主要在红外区，不包括可见光谱。 (2) 辉焰（或称发光火焰） 燃烧产物中主要成分为： CO2、H2O、N2等气体成分； 还有碳黑、焦炭、灰尘等固体颗粒。 辐射：连续光谱，部分落在可见光波段，所以 火焰有一定的颜色，并且比较明亮，黑度 也较大。 非洁净的燃料如煤、重油及未净化热煤气……； 火焰黑度与其中所含固体颗粒的浓度、大 小及火焰的平均射线行程有关。理论计算比较 困难，且又不易准确，通常： (2) 用经验公式计算： 式中：? ——考虑火焰在窑炉内的充满程度和温度场 的特性系数。其中不发光火焰为1.00，发光 火焰中液体燃料为0.75，固体燃料为0.65； Kf ——辐射能在火焰中的减弱系数。 (1) 取经验数据。P151页表2-18。 火焰（发光火焰）与包壳间的辐射换热量： [W] 其中系统导来黑度： （火焰被外