Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Излучательная способность пламени бензина , который сгорает в резервуаре значительного диаметра ( не менее 5 м), обычно близка к единице; высота пламени примерно в 2 раза больше диаметра, а скорость выгорания от диаметра резервуара почти не зависит. [2]
К соотношению углеводородов в топливе наиболее чувствительны показатели, определяемые по излучательной способности пламени испытуемого топлива — люминометрическое число и индекс черноты пламени. С известным приближением эту взаимосвязь можно выразить аналитически. Однако для более полного обоснования такой зависимости необходимы дополнительные целевые исследования. [3]
Из этого упрощенного уравнения легко установить следующее: 1) с увеличением излучательной способности пламени возрастает и количество переданного тепла ( однако это увеличение не пропорционально росту епл); 2) уменьшение степени черноты ( излучательной способности) поверхности по сравнению с единицей в случае прозрачного пламени практически не оказывает никакого влияния на теплопередачу; однако уменьшение вх по сравнению с единицей в случае непрозрачного пламени ( епз — 1) приводит к пропорциональному уменьшению количества переданного тепла. [4]
Однако предельная скорость для метана намного меньше, что обусловлено большим значением Lv [ выражение (5.2) ] и незначительной излучательной способностью пламени метанола ( см. разд. [6]
Глассмен при спектроскопическом исследовании горения металлических частиц обнаружили, что алюминий и магний могут гореть в паровой фазе, причем отмечается высокая излучательная способность пламени при прении частиц металла. С увеличением концентрации твердой фазы в среде, где имеется фронт пламени, увеличивается степень поглощения световой энергии, которая выделяется в зоне реакции и способствует воспламенению соседних слоев горючей системы. [7]
При расчете теплопередачи излучательную способность светящегося пламени генераторного газа принимали равной величинам, приведенным ниже, в соответствии с результатами исследований пламени такого же типа, а полная эквивалентная излучательная способность пламени и стенок ( включая теплопередачу конвекцией) была рассчитана на основе того положения, что пламя поглощает часть излучения свода. [8]
Такая высокая излучательная способность наблюдается лишь на коротком отрезке длины пламени, как показано на рис. 44, на котором представлено характерное соотношение между расстоянием от горелки и излучательной способностью пламени . По выходе из горелки топливовоздушной смеси требуется время для достижения температуры, при которой углеводороды разлагаются, и для достижения образующимися сажистыми частицами температуры горячих газов. По мере распространения пламени образование новых сажистых частиц и сгорание ранее образовавшихся частиц взаимно уравновешивается. На коротком расстоянии за этой точкой новых сажистых частиц не образуется, а ранее образовавшиеся сажистые частицы сгорают. [10]
Изложены современные методы расчета теплообмена в топках паровых котлов, базирующиеся на результатах новых экспериментальных исследований и теоретических разработок. Приведены данные об излучательной способности пламени , образующегося при сжигании мазута, газа н угольной пыли. Рассмотрены вопросы излучения твердых частиц и газа в пылеугольных и газомазутных топках. [11]
Степень черноты топки ( ат) представляет собой отношение излучательной способности действительной топки к излучатель-ной способности абсолютно черного тела. Степень черноты топки зависит от излучательной способности пламени факела ( слоя горящего топлива), конструкции тепловоспринимающих поверхностей нагрева и степени их загрязнения. [12]
Степенью черноты топки ( ат) называют отношение излуча-тельной способности действительной топки к излучательной способности абсолютно черного тела. Степень черноты топки зависит от излучательной способности пламени факела ( слоя горящего топлива), конструкции тепловоспринимающих поверхностей нагрева и степени их загрязнения. [13]
Степень черноты топки ( ат) представляет собой отношение излучательной способности действительной топки к излучательной способности абсолютно черного тела. Степень черноты топки зависит от излучательной способности пламени факела ( слоя горящего топлива), конструкции тепловоспринимающих поверхностей нагрева и степени их загрязнения. [14]
Это длительный способ расчета, так как печь по длине должна быть разделена на участки, в каждом из которых коэффициент теплопередачи и потеря тепла через стенку практически постоянны. Эти предположения относятся не только к температуре и излучательной способности пламени , но также и к потерям тепла через стенки и под и на водоохлаждаемые части, если последние есть в печи. [15]
Источник
ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОВ И ПЛАМЕНИ
Особенности излучения газов. Излучение (и поглощение) одноатомных и большинства двухатомных газов становится заметным только при очень высоких температурах (свыше 3000…3500 К). Поэтому при более низких температурах одно- и двухатомные газы даже в толстых слоях практически прозрачны.
Трехатомные и многоатомные газы излучают и поглощают электромагнитное излучение уже при сравнительно низких температурах в связи с возбуждением при этом колебательных и вращательных степеней свободы их молекул. Для технических расчетов важно излучение газов, входящих в состав продуктов сгорания углеводородных топлив и прежде всего СО2 и Н2О. Основные полосы излучения этих газов лежат в диапазоне длин волн от 2,3 мкм до 30 мкм, т. е. находятся в инфракрасной области спектра. И поэтому повышение, например, концентрации СО2 в атмосфере может привести к «парниковому эффекту» в результате того, что слой СО2 пропускает основную часть солнечного излучения, но задерживает (поглощает) инфракрасное излучение от земной поверхности.
Газы излучают и поглощают лучистую энергию во всем объеме, а не только в поверхностном слое, как это присуще большинству твердых тел. Поэтому степень черноты газа зависит не только от его природы и температуры, но и от давления и толщины излучающего слоя (длины пути луча). Чем больше толщина излучающего (или поглощающего) слоя и давление газа, тем большее число молекул участвует в лучистом теплообмене и, следовательно, тем больше степень черноты (или коэффициент поглощения) данного слоя газа. Таким образом, степень черноты данного газа зависит от его температуры, давления и длины пути луча l:
причем аргумент Т учитывает здесь влияние температуры не только на генерацию теплового излучения, но также и на концентрацию молекул газа при данном давлении. Если данный газ находится в смеси с другими газами, то суммарная величина определяется их парциальными давлениями.
 |
| Рис. 3.11 |
Длина пути луча в общем случае может быть различной в разных направлениях, и тогда под l принято понимать некоторую среднюю (эффективную) величину, равную l = 3,6 V / F, где V — объем пространства, заполненного газом, а F — площадь его поверхности.
Однако необходимо учитывать, что при бесконечном увеличении толщины излучающего объема газа (или его давления) плотность потока излучения и, следовательно, степень черноты газа растут лишь до определенного предела. Дело в том, что лучистая энергия, испускаемая в некотором слое газа, частично поглощается соседними слоями. В результате такого ослабления к наружной границе объема газа из внутренних его слоев проникает лишь часть излучения. Поэтому при увеличении р и l степень черноты газа стремится к некоторому предельному значению e¥. Часто оба фактора (р и l) объединяют в один параметр рl, характеризующий совместное влияние давления и толщины слоя (длины луча).
Значения предельной степени черноты (при рl ® ¥) для СО2 и Н2О в зависимости от температуры приведены на рис. 3.11. При конечном значении параметра рl степень черноты этих газов может быть определена (приближенно) по следующей эмпирической зависимости:
где pl выражено в Па×м, причем для СО2 а = 1,35×10 -3 и m = 3,6, а для Н2О
а = 2,1×10 -5 и m = 4,5.
Степень черноты газовой смеси, в которой содержатся и двуокись углерода, и водяной пар, равна: ,
где последний член учитывает взаимное поглощение излучения молекулами СО2 и Н2О.
Интегральная плотность потока излучения газа равна: .
Если рассматривается теплообмен излучением между газом и стенкой окружающей его оболочки, то при определении плотности теплового потока q необходимо учесть также излучение и поглощение стенки. Расчетную формулу для этого случая можно представить в виде
где — приведенная степень черноты системы газ — стенка, которую в первом приближении можно принять равной .
Излучение пламени. Характер излучения пламени зависит от типа сжигаемого топлива. Водород, окись углерода и ряд других газов горят почти несветящимся пламенем. Излучение такого пламени имеет характер чисто газового излучения и может быть рассчитано по методу, изложенному выше.
Большинство углеводородных топлив, в том числе авиационных, создают при горении светящееся пламя с желтой окраской. Это связано главным образом с образованием большого количества мельчайших конденсированных частичек тяжелых углеводородов и углерода, которые излучают практически как твердые тела и, следовательно, являются источником сильного излучения. Спектр излучения такого пламени является сплошным, но излучательная способность, а следовательно, и степень черноты его зависят от толщины излучающего слоя и давления так же, как и при чисто газовом излучении.
Размеры и концентрация указанных частиц в пламени зависят от сорта топлива, соотношения количеств горючего и окислителя, организации процесса смесеобразования, конструктивной схемы камеры сгорания, её размеров и ряда других факторов. Кроме того, концентрация этих частиц меняется вдоль камеры сгорания. Непосредственно в зоне горения она максимальна, по мере удаления от этой зоны уменьшается и в конечных продуктах сгорания может даже стать равной нулю.
Для оценки лучистого теплообмена между пламенем и внутренней поверхностью стенок камеры сгорания можно использовать формулу
где — температура и степень черноты пламени.
В зоне максимального излучения в зависимости от схемы организации процесса в камере сгорания и режима ее работы степень черноты пламени находится в пределах 0,2…0,8.
При проектировании систем охлаждения камер сгорания используют экспериментальные значения, полученные на камерах сгорания аналогичных схем.
Г Л А В А 4
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник