两个灰体之间的辐射换热

nullnull（1）两个物体均为无限大平行平板时， 因为φ12＝φ21＝1 而且 F1=F2,则; 两个灰体间的辐射换热计算时，也可针对两种特殊情况予以简化导来黑度的计算：null如果两平行平面中，有一个平面的黑度很大，譬如ε1》ε2 ，则该系统的导来黑度将取决于黑度小的平面，ε12 ≈ε2。（2）当两个物体中有一个为凸面时（如图），因为φ12＝1，φ21＝F1 / F2, 故：null 如果两个物体中有一个面积很大，譬如，F2》F1,则ε12≈ε1 这说明大表面的黑度对系统的导来黑度影响很小，以致可以忽略不计。【例题2-16】【例题2-16】 用热电偶测量管道内的空气温度。如果管道内的空气温度与管道壁的温度不同，则由于热电偶与管道壁之间的辐射换热会产生测量误差，试计算当管道壁温度t2=100℃，热电偶读数温度t1=200℃时的测量误差。假定热电偶接点处的对流换热系数α=46.52 w/m2 ℃,其黑度ε1＝0.9。 解：热电偶接点和管道壁面相比是很小的，因此他们之间的辐射换热可按下式计算：null 管道内的热空气通过对流换热传给热电偶接点的热量可用下式计算:式中 tg－－空气的真实温度，℃。 热电偶接点达到稳定状态时的热平衡式为：null所以由上式可知热电偶的读数误差应为：即管道内的真实温度为tg=200+33.6＝233.6℃null五、气体辐射与火焰辐射五、气体辐射与火焰辐射 由单原子或对称双原子组成的气体，如Ar、O2、N2、H2等在工业上常见的温度范围内，它们发射和吸收辐射能的能力都很微弱，可以认为是热辐射的透明体。而结构不对称的双原子或多原子气体如CO、CO2、H2O(g)、SO2、CmHn等，一般都有一定的辐射能力。 在工业窑炉中，燃烧产物中通常含有一定浓度的CO2和H2O(g)，燃气中常含有CmHn等气体，因此当有这类气体存在时，就要考虑气体与固体间的辐射换热问题。null（一）气体辐射的特点（3） 1.选择性辐射 气体的辐射光谱是不连续的，它只能发射和吸收一定波段中的辐射能。通常把这种有辐射能力的波段称为光带。 二氧化碳和水蒸气的主要辐射光带 注：不同资料的数据略有出入null2、气体对于热辐射没有反射能力。 即 ρ＝0，故 a+τ＝13.气体对于辐射能的发射和吸收是在整个容积中进行的。因此，气体的辐射力与射线行程长度有关。与气体的密度（气体分子数目）有关，即与容器的形状有关。为了简化计算方法采用“平均射线行程”（或“有效辐射长度”）的概念，即将不同的气体容积换算成相应的半球形。 常见的气层形状的平均射线行程（L）见表2－11. 对于任意形状的气体，其平均射线行程（L）可按下式计算：null根据克希霍夫定律气体的吸收率等于同温度下的气体的黑度。(二).气体黑度εg的计算 气体的黑度与气体的组成、温度和沿途吸收气体分子的数目有关。而沿途该气体的分子数又与该气体的分压P和平均射线行程L的乘积成比例。nullnullnull所以混合气体的黑度可近似按下式计算：nullnullnull图2－49null(三)气体吸收率的计算 由于气体辐射具有选择性的特点，因此当气体本身温度与投射来的能源温度（如器壁、物料）不同时，气体的黑度与吸收率不相等。因为气体的吸收率尚与投射在其上的能源温度有关。 计算吸收率时，用tw代替Tg,用[L(Tw/Tg)]代替L,利用前述求黑度的方法查得εco2和εH2O值，然后再分别乘以(Tg/Tw)0.65和，(Tg/Tw)0.45以获得其吸收率aco2和aH2O值。nullnullCO2－H2O混合气体的吸收率可用下式计算：（四）气体与固体间的辐射换热计算 1.当管壁为黑体时，气体对管内壁的净辐射换热量为： 即等于气体的本身辐射减去从黑外壳投射来而被气体吸收的辐射能。 null2. 若管壁为灰体时，可用有效辐射的概念来进行分 析与计算。 设气体被管壁包围时，接触面积为Fw，此时 Fg=Fw=F 。设Tg>Tw。null 由于系统中只有气体和管壁存在，则气体传出的热量等于管壁得到的热量，等于气体与管壁间的净辐射换热量，即：nullnull火焰的类型，通常可分为下列两种： 1.不发光火焰：或称暗焰。一般为气体燃料完全燃烧所产生的略带蓝色或近于无色的火焰。此时燃烧气体中主要有：CO2、H2O(g)及N2。由于CO2和H2O(g)的辐射光谱不包含可见光谱部分，故接近于无色，其黑度也小。2.发光火焰：或称辉焰。主要由于燃烧气流中存在固体颗粒（碳黑）所致。碳黑的存在使火焰发光，而且在所有波长下均能发射辐射能。 但是，固体颗粒的大小、在气流中的浓度均随时间而变化，很难用理论方法精确计算火焰黑度。nullnull 为方便起见，将辐射换热公式改写成与对流换热相类似的公式形式，以便于在综合传热计算中使用。第五节 综合传热第五节 综合传热 几种基本传热方式同时起作用的过程称为综合传热。 一、一种流体通过器壁将热量传给另一种流体 （一）器壁为平壁nullnullnull 利用综合传热公式来计算传热量必须预先知道式中的各个参数。如用来计算窑炉壁的外表面散热时，要预先确定α2和t2是困难的，因此通常不用窑内气体温度，而用窑墙壁的外表面温度来计算散热损失，即：nullnullAw系数值null（二）器壁为圆筒壁时 1.单层圆筒壁 圆筒内热流体通过单位长度圆筒壁传出的热量可用以下三个公式表示：nullnull2.多层圆筒壁时的传热：管壁散热量可用下式计算：null(一)管壳式换热器 1.管壳式换热器的分类： （1）顺流式 （2) 逆流式 （3）错流式 （4）混合流式 见162页图2-82null换热器设计计算一般有三个目的： 1.确定换热面积F，从而进一步确定换热器的主要尺寸。 2.确定器壁的温度，以便选择换热器； 3.通过阻力计算，确定流体阻力，以便选择通风机（或泵）。null（1）综合传热系数 冷热流体间的传热阻力绘成网络图如下:2.换热器的计算 换热器传热计算的基本公式：null另外还要考虑污垢热阻Rf1, Rf2 因此，当间壁为平壁时：几种常见情况的综合传热系数见表null（2）平均温度差△tav一般采用对数平均温度差△tav即null 其他流动方式其平均温差的计算相当复杂，工业中常用的几种情况已绘成温差修正系数图（见图2－84）计算△tav值可按下式计算：null式中