第9章辐射换热计算预案.ppt

第九章 辐射换热计算Calculation of Radiation Heat Transfer 预备知识物体的辐射和吸收特性本章主要介绍物体间辐射换热的计算方法，包括：1. 两个和多个表面所组成系统的辐射换热计算2. 辐射换热中重要的几何因子—角系数3. 烟气的辐射特性及其与壳体间的辐射换热计算4. 辐射的强化与削弱5. 太阳辐射简介 §9-1 黑表面间的辐射传热 一个微元表面到另一个微元表面的角系数 (2) 任意两个长非凹表面间的角系数 § 9-5 气体辐射 S：平均射线行程(Mean beam length) 作业P263 5，6，11，12，15，16，22，26，27，28，30，32，37 汽轮机中用于减少内、外套管间辐射换热。高温蒸汽经内套管流入内缸，内套管的壁温较高。为减少内、外套管间的辐射换热，在其间安置了一个用不锈钢制成的圆筒形遮热罩。 对储存液氮、液氧等容器，为了提高保温效果，采用多层屏蔽并抽真空。遮热板用塑料薄膜制成，其上涂以反射比很大的金属箔层。箔层厚度约为0.01～0.05mm，箔间嵌以质轻且导热系数小的材料作分割层，绝热层中抽成高度真空。据实测，冷壁20～80K，外壁300K时，在垂直于遮热板方向上的等效导热系数可低达5～10×105W/(m·K)，导热热阻可达常温下空气的几百倍，有超级绝热材料之称。 稠油注汽热采是我国乃至世界范围内稠油开采最广泛使用的一种方法。预应力隔热油管是稠油热采所必须使用的产品，用预应力隔热油管注汽，可以大大隔低热量损失、保护套管、提高原油采收率。预应力隔热油管的隔热层间进行真空处理并使用吸氢剂，可进行重复的下井注汽，用于蒸汽吞吐井时，其隔热寿命不少于30个吞吐周期，用于蒸汽驱井时，隔热寿命不少于2年。 太阳辐射0.2-2 ?m，地球辐射低温，进多，出少，温度上升气温?，农业生产?，土地淹没有人研究，将美国全境都种树，也不能吸收所排放的CO2 转化为O2 地球红外线在向太空的辐射过程中被地球周围大气层中的某些气体或化合物吸收才最终导致全球温度普遍上升，所以这些气体的功用和温室玻璃有着异曲同工之妙，都是只允许太阳光进，而阻止其反射，进而实现保温、升温作用，因此被称为温室气体。每分子甲烷的吸热量是二氧化碳的 21倍，氮氧化合物更高，是二氧化碳的270倍。不过和人造的某些温室气体相比就不算什么了，目前为止吸热能力最强的是氯氟甲烷（HFCs）和全氟化物（PFCs） 举例：露天体育场，计算辐射壁面间换热量，以天空为假想表面 CO2 2.65-2.80 ?m 4.15-4.45 ?m 13.0-17.0 ?m H2O 2.55-2.84 ?m 5.60-7.60 ?m 12.0-30.0 ?m 光带（narrow wavelength band): 具有辐射和吸收能力的波长段 温室气体（greenhouse gas) 京都议定书：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O) 、氢氟碳化合物(HFCs) 、全氟碳化合物(PFCs) 、六氟化硫(SF6) 二、气体辐射的特点特点1. 气体辐射对波长有选择性* 黑体的单色辐射力随波长连续变化，满足Planck定律* 实际物体E? 随?的变化也是连续的* 气体单色辐射力随波长不连续 布格尔定律 Bouguer’s Law (气体吸收定律) 上式表明：光谱辐射强度在吸收性气体中传播时按指数规律衰减，称为布格尔定理。 随着射线行程的加大，辐射强度减小 k?单色减弱系数(monochromatic absorption coefficient),1/m k?=f（物质的种类，波长，热力学状态） 当种类，温度，密度一定时， k?=const. 特点2. 气体的辐射和吸收在整个容积中进行 容积性 壁面接受的辐射为各方向的辐射总和 为了简化计算，引入射线平均行程 射线平均行程： 假设一个半球，其内气体的性质、压力、温度与所研究问题相同，半球内气体对球心的辐射力，等于所研究问题气体对指定位置的辐射力，该半球的半径为线平均行程。 计算：书253页，表9-2 不规则形状： 气体反射率为零，有 根据Kirchhoff定律，光谱发射率为 三、气体辐射的光谱吸收比、光谱发射率 单色： Beer公式可以写为 1）计算 1、气体的发射率 2）实验：计算烟气的发射率（组成：CO2+H2O） 1大气压下， 压强的修正： 光带重叠的修正：书P253 图9-31 2、气体的吸收比 式中修正系数 和 与发射率公式中的处理方法相同，而 ， 和 的确定可以采用下面的经验公式