气体的热辐射.pdf

加热炉 第五讲－气体的热辐射 气体的热辐射与加热炉  高温烟气与炉管  高温烟气与炉墙 实际气体的辐射与吸收有什么特点？ 气体的热辐射的特点  具有选择性  在整个容积中进行 一 气体辐射对波长的选择 1. 不同种类的气体的辐射和吸收能力各不相同 * 单原子和分子结构对称的双原子气体，如惰性气 体、H 、N 、O 、空气等：无反射和吸收的能 2 2 2 力——可以看作透明体。 * 三原子、多原子及结构不对称的双原子，如CO 、 2 H O、SO 、CO、CH 等：有相当大的辐射能力 2 2 4 和吸收能力——吸收性气体。 2. 气体辐射对波长具有强烈的选择性 • 每一种气体只有在一定的波长范围内才有辐射和吸收能力 （光带） • O 可以全部吸收波长小于0.3m的紫外线 3 • 工程燃烧的主要产物CO 、H O （汽）的光带均在波长大于2.5m处， 2 2 各有三条光带，其中有两条互相重叠 二氧化碳和水蒸气的辐射光带波长范围 光带 / μm CO H O 2 2 第一光带 2.65 ～ 2.80 2.55 ～ 2.84 第二光带 4.15 ～ 4.45 5.6 ～ 7.6 第三光带 13.0 ～ 17.0 12.0 ～ 30.0 一 气体辐射对波长的选择 1. 这些光带都在可见光之外，所以即使高温下，肉眼也无 法看到这些气体 2. 温度增加时，体气的黑度是下降的 二、气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的 • 吸收：辐射到气体层界面上的辐射能在辐射行程中被吸 收减弱，减弱的程度取决于辐射强度及途中所遇到的分 子数目 （与射线行程长度及气体密度有关） 温室效应 • 地球大气中起温室作用的气体 二氧化碳、甲烷、水蒸气、臭氧、NOX、氟利昂等 三气体辐射规律 气体的辐射和吸收是气层厚度L 、气体的温度T和分压p （密度）的函数 α =f （T，pL ） λ 设热射线穿过厚度为L 的吸收性气体， 其能量沿途被气体分子吸收。随着距离x的 增大，射线的强度不断削弱。设在x = 0处， 单色辐射强度为Iλ,0 ，在x 处为Iλ,x 。在x 处取 一厚度为dx 的薄层气体微元。射线穿过气体 薄层微元后，辐射强度减弱为Iλ,x – dIλ,x 。减 少量dIλ,x ∝Iλ,x dx，于是 dI = - k I dx λ,x λ λ,x 三气体辐射规律 I ,L dI,x L I ,L  k dx ln k L  I ,x  I 