1、加熱爐第五講氣體的熱輻射氣體的熱輻射的特點(diǎn)具有選擇性在整個(gè)容積中進(jìn)行一 氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)的選擇不同種類的氣體的輻射和吸收能力各不相同* 單原子和分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙原子氣體，如惰性氣體、H2、N2、O2、空氣等：無(wú)反射和吸收的能力可以看作透明體。* 三原子、多原子及結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的雙原子，如CO2、H2O、SO2、CO、CH4等：有相當(dāng)大的輻射能力和吸收能力吸收性氣體。 氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)具有強(qiáng)烈的選擇性每一種氣體只有在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)才有輻射和吸收能力（光帶）O3可以全部吸收波長(zhǎng)小于0.3m的紫外線工程燃燒的主要產(chǎn)物CO2、H2O（汽）的光帶均在波長(zhǎng)大于2.5m處，各有三條光帶，其中有兩條互相重疊一 氣體

2、輻射對(duì)波長(zhǎng)的選擇二氧化碳和水蒸氣的輻射光帶波長(zhǎng)范圍二、氣體的輻射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的吸收：輻射到氣體層界面上的輻射能在輻射行程中被吸收減弱，減弱的程度取決于輻射強(qiáng)度及途中所遇到的分子數(shù)目（與射線行程長(zhǎng)度及氣體密度有關(guān)）溫室效應(yīng)地球大氣中起溫室作用的氣體 二氧化碳、甲烷、水蒸氣、臭氧、NOX、氟利昂等三 氣體輻射規(guī)律氣體的輻射和吸收是氣層厚度L、氣體的溫度T和分壓p（密度）的函數(shù) = f（T，pL） 設(shè)熱射線穿過厚度為L(zhǎng)的吸收性氣體，其能量沿途被氣體分子吸收。隨著距離x的增大，射線的強(qiáng)度不斷削弱。設(shè)在x = 0處，單色輻射強(qiáng)度為I,0，在x處為I,x。在x處取一厚度為dx的薄層氣體微元。射

3、線穿過氣體薄層微元后，輻射強(qiáng)度減弱為I,x dI,x。減少量dI,x I,x dx，于是 dI,x = - k I,x dx三 氣體輻射規(guī)律貝爾定律： 貝爾定律表明單色輻射在吸收性介質(zhì)中傳播時(shí)其強(qiáng)度按指數(shù)遞減。當(dāng)L時(shí)， ，這意味著當(dāng)氣體層非常厚時(shí)具有黑體的性質(zhì)。無(wú)限厚的氣體層是否可以看作是黑體？工程上關(guān)心的是確定氣體所有光帶內(nèi)輻射能量的總和需要首先確定氣體的發(fā)射率然后利用 計(jì)算氣體的發(fā)射輻射由于氣體的容積輻射特性， 與射線程長(zhǎng)關(guān)L系密切，而L取決于氣體容積的形狀和尺寸四 平均射線行程長(zhǎng)度當(dāng)量半球：指該半球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、溫度與組成同所研究的特定形狀中氣體的狀況完全相同，且該半球內(nèi)氣體對(duì)球心微元表

4、面的輻射能力等于所研究的特定形狀中全部氣體對(duì)某指定表面的輻射能力。當(dāng)量半球的半徑：有效氣層厚度。又稱平均輻射長(zhǎng)度。 四 平均射線行程長(zhǎng)度在缺少資料的情況下，有效氣層厚度L可用經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算：V氣體的體積；A包圍氣體表面的面積。注意：對(duì)于同一幾何形狀，有效氣層厚度還與被輻射的表面在容器壁面上的位置有關(guān)。（書上297頁(yè)表73）五 CO2和H2O氣的黑度 從大量實(shí)驗(yàn)研究表明，CO2的輻射能力 氣體溫度Tg3.5；水蒸氣H2O的輻射能力 氣體溫度Tg3。為了計(jì)算方便，使氣體和固體一樣都能應(yīng)用Stefan-Boltzmann定律，即輻射能力 Tg4，將與四次方有偏差的部分包括在氣體的黑度g中。 五 C

5、O2和H2O氣的黑度 五 CO2和H2O氣的黑度 五 CO2和H2O氣的黑度 五 CO2和H2O氣的黑度當(dāng)p 1atm， pH2O 0時(shí)的水蒸汽輻射的修正系數(shù)五 CO2和H2O氣的黑度CO2與水蒸氣光譜重疊校正因數(shù)CO2 CO2/(CO2 + H2O) H2Og-煙氣中光譜重疊的校正量，g2-5%；煙氣中如存在SO2，通常可計(jì)算在CO2組分中。六 CO2和H2O氣的吸收率 CO2和H2O氣的吸收率不僅與氣體溫度Tg、分壓及氣體厚度有關(guān)，還與投入氣體的輻射光譜有關(guān)。因?yàn)镃O2和H2O氣對(duì)投入輻射的波長(zhǎng)有選擇性地吸收，所以不能把氣體當(dāng)作灰體。氣體的吸收率g不等于同等溫度下的黑度g由于投入輻射來(lái)自氣

6、體的包殼壁面，這些壁面近似于黑體或灰體，它的輻射光譜取決于壁面溫度TW，所以CO2和H2O氣的吸收率也與TW有關(guān)。六 CO2和H2O氣的吸收率 實(shí)驗(yàn)表明，二氧化碳和水蒸氣的黑度與吸收率之間有如下關(guān)系 用TW代替Tg，用 代替 ，查圖得到。 用TW代替Tg，用 代替 ，查圖得到。 氣體中同時(shí)含有兩種氣體時(shí)，吸收率為 注意：只有包殼近似看作黑體時(shí)，才能應(yīng)用這些公式不發(fā)光火焰 氣體或沒有灰分的燃料完全燃燒時(shí)， 得到略帶藍(lán)色而近于無(wú)色的火焰。發(fā)光火焰 液體以及沒有和空氣充分混合的氣體燃燒 時(shí)，有烴高溫裂解成的炭黑粒子出現(xiàn)在燃 燒器的根部，使該處的火焰發(fā)光。半發(fā)光火焰 各種固體燃料燃燒時(shí)形成半發(fā)光火焰。

7、這種 火焰的主要輻射成分是焦炭粒子和灰粒。 火焰的黑度 Koel的火焰本身黑度 Holiday液體燃料燃 燒的火焰總黑度Hottel火焰總黑度及輻射特點(diǎn)火焰類型例： 在直徑為1m，長(zhǎng)2m的圓形煙道中，有溫度為1027的煙氣通過。若煙氣總壓力為105Pa，其中二氧化碳占10%，水蒸氣占8%，其余為不輻射氣體，試計(jì)算： （1）煙氣對(duì)整個(gè)包壁的平均發(fā)射率；（2）若煙道壁溫tW = 527，其它條件不變，試確定煙氣對(duì)外殼輻射的吸收率。 解： （1）輻射率由表73查得煙氣的平均輻射長(zhǎng)度L = 0.73D = 0.731 = 0.73(m) pCO2L = 0.11050.73 = 7.3103(Pa m) = 0.072(atm.m)pH2OL = 0.081050.73 = 5.84103(Pa m) = 0.058(atm.m)煙氣溫度: Tg = 1027 + 273 = 1300(K) 查圖得： CO2 = 0.09 H2O = 0.068 （pCO2 + pH2O）L =（0.1 + 0.08）1050.73 = 0.131105 (Pa m) 查圖得：CCO2 = 1.0 CH2O = 1.05 g = 0.02 = ( 10.09 + 1.050.068