气体辐射

气体辐射是指气体向外界放射能量的过程。例如:大气辐射(atmospheric radiation)指的是大气吸收地面长波辐射的同时,又以辐射的方式向外放射能量,大气这种向外放射能量的方式,称为大气辐射。由于大气本身的温度也低,放射的辐射能的波长较长,故也称为大气长波辐射。

  1. 不同气体有着不同的辐射及吸收特性,即只有部分气体具有辐射及吸收能力
  2. 具有辐射及吸收性气体对波长具有选择性, 如CO2、H2O都各有三个光带─光谱不连续
  3. 辐射与吸收在整个容积中进行

发射率

eg=Eg/Eb,气体发射率主要取决于气体的种类、气体温度和辐射行程中的气体分子数目。辐射行程中的气体分子数则与气体分压力p和射程L有关,即与pL的乘积成正比。实际计算中,气体的发射率根据实验图表确定。

吸收率

气体的吸收率与气体温度以及器壁温度都有关,所以不能看做灰体。气体温度和器壁温度相同时,气体的吸收率与它的发射率相等。如果气体温度不等于器壁温度,则气体的吸收率就不等于它的发射率。

简介

指燃料燃烧生成的火焰所具有的气体和固体颗粒辐射特性。火焰的辐射和吸收是在整个容积中进行的。火焰一般由双原子气体(N2、O2、CO)、三原子气体(CO2、H2O、SO2)和悬浮固体粒子(炭黑、飞灰、焦炭粒子)所组成。其中N2和O2对热辐射是透明的,CO等的含量一般很低,因此火焰中具有辐射能力的成分主要是H2O、CO2和各种悬浮的固体粒子。

分类

对于燃油,发光火焰辐射主要靠炭黑;对于煤粉,发光火焰辐射主要靠焦炭粒子,发光火焰辐射力一般比透明火焰大2~3倍。计算辐射换热通常要求得到火焰总黑度。

计算

它与平均有效射程和辐射减弱系数有关。在工程设计中,炉膛辐射换热计算常按下述模型进行:①假设炉内各物理量如火焰和固壁温度都均匀,计算结果也是某种平均值。这种模型比较粗糙,但计算简单;②考虑火焰和受热面是非等温的。常用的数学模型有赫太尔分区计算法、蒙特卡洛法和斯波尔丁通量法。前两种计算法立足于联合求解辐射换热的积分方程,并且假设流动和燃烧情况为已知;而通量法则是通过对过程的偏微分方程组作一定的简化,然后联立求解方程组得出速度场、浓度场、温度场和热流场。

参考文献

  1. 章熙民,梅飞鸣,任泽霈,王中铮.传热学[M].北京,中国建筑工业出版社,1985,208-234.
  2. 童钧耕,赵镇南.热工基础[M].北京,高等教育出版社,2009,262-268
  3. 崔苗,陈宇.加热内炉气的发射率和吸收率研究[D].东北大学材料与冶金学院。
  4. 李时元,张建民.部分辐射计算方法[D].南京大学热力学学院
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