辐射换热火焰辐射
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- 2025-05-06 06:06:17
火焰的辐射和吸收作用在容积内发生。火焰主要由双原子气体（N2、O2、CO）、三原子气体（CO2、H2O、SO2）以及悬浮固体粒子（如炭黑、飞灰、焦炭粒子）组成。在这些组成成分中，N2和O2对于热辐射是透明的，CO等物质的含量通常较低，所以主要具有辐射能力的成分是H2O、CO2以及各种悬浮固体粒子。对于燃烧燃油的场景，发光火焰的辐射主要依靠炭黑；对于燃烧煤粉的场景，发光火焰的辐射主要依赖焦炭粒子，其辐射强度通常比透明火焰大2～3倍。进行辐射换热计算时，需要获取火焰的总黑度，这一参数与平均有效射程和辐射减弱系数相关。平均有效射程的计算公式适用于高温气体或火焰。对于三原子气体和悬浮粒子，它们的辐射减弱系数通常有经验公式可用。火焰的总辐射减弱系数K可视为H2O、CO2、灰、焦炭等项减弱系数之和。根据埅和K可以计算出火焰的总黑度。如果认为火焰界面上εg处处相同，那么可以计算出火焰对外辐射总功率，从而实现辐射换热的计算。在工程设计中，炉膛辐射换热计算通常采用以下模型：①假设炉内各物理量如火焰和固壁温度均匀，计算结果为某种平均值，这种方法较为简单但较为粗糙；②考虑火焰和受热面的非等温性，常用的数学模型包括赫太尔分区计算法、蒙特卡洛法和斯波尔丁通量法。赫太尔分区计算法和蒙特卡洛法基于联合求解辐射换热的积分方程，且假设流动和燃烧情况已知；而通量法则是通过简化过程偏微分方程组，联立求解方程组得出速度场、浓度场、温度场和热流场。
扩展资料
辐射换热是各种工业炉、锅炉等高温热力设备中重要的换热方式。常见的问题有两类：固体表面间的辐射换热，取决于辐射角系数F和黑度ε值；固体表面间夹有气体的辐射换热，除F和ε值外，还与气体夹层厚度及其黑度有关。
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