Задача 3.15

Внутренние стенки печи прямоугольного сечения с размерами 0, 305× 0, 305× 1, 22 м³ покрыты сажей и могут считаться черными. Печь заполнена продуктами сгорания при температуре 1950 К состава: 40 об.% СО₂, 30 об.% водяного пара, остальное – азот.

Полное давление равно 0, 202 МПа (2 атм). Используя график интегральной степени черноты СО₂ и Н₂О, рассчитать поток излучения, исходящий от газа на стенки.

Рисунок 3.16

Решение

(Используется методология монографии /13, гл.17/.

Соотношение сторон объема печи: 0, 305: 0, 305: 1, 22=1: 1: 4.

Средняя длина пути луча с учетом конечного значения оптической толщины L_е (/13/, таблица 17.1)

L_е= 0, 81 × x,

где x – наименьшее ребро, х = 0, 305 м.

Тогда:

L_е= 0, 81 × 0, 305 м = 0, 247 м.

Учитывая, что двухатомный газ азот имеет низкое значение спектрального коэффициента поглощения, и потому он практически прозрачен для теплового излучения, для степени черноты смеси СО₂, водяного пара и азота (непоглощающего газа) будем иметь:

,

где - интегральные степени черноты углекислого газа и водяного пара в смеси непоглощающего газа при полном давлении 0, 101 МПа (1 атм) (таблицы 17.11, 17.13 в /13/):

-поправки на давление к интегральной степени черноты, соответственно, СО₂ и водяного пара (рисунки 17.12, 17.14 в /13/);

De - поправка к интегральной степени черноты в случае перекрывания полос, когда в смеси присутствуют СО₂ и водяной пар (рисунок17.15 в /13/).

Полное давление смеси: Р=0, 202 МПа.

Парциальные давления компонентов смеси:

Вычисление параметров:

;

.

Из рисунка 17.11: .

Из рисунка 17.13: .

Из рисунка 17.12: .

Из рисунка 17.14: .

Из рисунка 17.15: .

Тогда:

Поток излучения Q, падающий на всю поверхность стенок А, определяется выражением:

Площадь стенок равна:

А = [2× (0, 305 × 0, 305)+4× (0, 305× 1, 22)]м²=1, 674м².

Откуда: