Влияние радиационного переноса на формирование температурного поля в топках котлов ТЭС

• Автор: Усков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Основы радиационного переноса в высокотемпературных энергетических установках

1.1. Особенности радиационного переноса

1.2. Определение интенсивности излучения

1.3. Излучение стандартного излучателя

1.4. Интегральное излучение. Закон СтефанаБольцмана

1.5. Диффузное приближение поля излучения. Закон Ламберта

1.6. Особенности теплообмена излучением в топках котлов ТЭС

1.7. Уравнение переноса энергии излучения в однородной

изотермической среде

1.8. Уравнение переноса энергии излучения в среде с
переменными параметрами
1.9. Граничные условия уравнения переноса
1 Радиационные свойства газов
1 База данных по коэффициентам поглощения компонентов газовой фазы продуктов сгорания
Глава II. Методы расчета переноса энергии излучения
2.1. Зональные методы
2.2. Метод характеристик
2.3. Порядок расчета радиационного теплообмена в котлах ТЭС
методом характеристик
2.4. Средние коэффициенты полос поглощения компонентов
топочных газов
2.5. Сопоставление спектральных и интегральных
радиационных свойств водяного пара и углекислого газа
Глава III. Влияние радиационного переноса на формирование
температурного поля в объеме котлов ТЭС
3.1. Восстановление профиля температурного поля газов
по измерению спектрального излучения среды
3.2. Методы измерения температуры газообразных сред
3.3. Погрешность измерения температуры топочных газов
в котлах ТЭС оптическим пирометром
3.4. Формирование температурного поля топочных газов
котла ТЭС в результате радиационного переноса
3.5. Алгоритмы расчета дивергенции радиационных
тепловых потоков в топке котла ТЭС
3.5.1. Алгоритм первый выбор направлений
на поверхностях стенок
3.5.2. Второй алгоритм диагональные направления
3.5.3. Алгоритм, реализованный в методику расчета дивергенции радиационных тепловых потоков
3.6. Взаимосвязь элементарного телесного угла в сферической и
в декартовой системах координат
3.7. Расчет локальной температуры топочных газов в котле ТЭС
3.8. Блоксхема расчета дивергенции радиационных
тепловых потоков
Глава IV. Результаты исследований
4.1. Исходные данные для расчета профиля температур
в топке котла ТЭС
4.2. Результаты расчетов температуры топочных газов
Основные результаты и выводы
Список литературы


Все основные результаты работы получены лично автором под научным руководством доктора технических наук, профессора Шигапова А. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на VII аспирантско-магистерском семинаре КГЭУ, Казань г. VIII аспирантско-магистерском семинаре КГЭУ, Казань ; на XVII Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», КВАКУ им. М.Н. Чистякова, Казань г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ. Объем работы. Диссертация изложена на 0 страницах и состоит из введения, четырех глав основного текста, выводов, списка литературы из 3 наименований. Иллюстрационный материал содержит рисунков и таблиц. ГЛАВА І. В среде скорость распространения излучения с<со определяется из отношения со 1с = п, где п представляет показатель преломления среды. Обычно п > 1, следовательно, с<с0. Для вакуума п = 1. Для газообразных сред я»1, Громадная скорость распространения (за секунду свет проходит путь, равный восьмикратной длине окружности Земли) приводит к мгновенному установлению равновесия поля излучения. О. в пространстве. Аддитивность предполагает наличие излучения от менее нагретых к более нагретым областям котла. Волновое и корпускулярное представления излучения - это не более чем удобный научный инструмент. Квантован-ность представляет фундаментальное положение учения об излучении. Основной величиной, характеризующей поле излучения, является интенсивность излучения /у(л^,Й,/). В общем случае 1У зависит от координат точки пространства (аргумент М, рис. О, времени / и частоты V. Поскольку в отечественной литературе определение интенсивности излучения отличается от принятого нами, рассмотрим его несколько подробнее. Рассмотрим элементарную площадку с1А вокруг точки М. V до у+^/у через площадку с! А за промежуток времени внутри бесконечно малого телесного угла сЮ. Рис. М,с, (Ы, Л->0 <*А сове (. Спектральная интенсивность излучения — это количество энергии излучения (поток электромагнитной энергии) в единичном интервале частот, проходящее через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения О, внутри единичного телесного угла сК1 за единицу времени. Произведение с^Асоэд можно рассматривать как проекцию элементарной площадки с! А на направление О. М9 О, /) = °//у (м, Ъ №. В физике для теоретического описания количественных соотношений интенсивности излучения идеального (стандартного) излучателя вводят понятие абсолютно черного тела (АЧТ). Излучение реальных тел во многих случаях описывают закономерностями излучения АЧТ, различие между ними учитывается введением коэффициента спектральной ек или интегральной ? Абсолютно черное тело - тело, которое поглощает падающее на него излучение со всех направлений телесного угла. Впервые зависимость интенсивности спектрального излучения АЧТ от температуры была получена немецким ученым Максом Планком. Остальные законы излучения АЧТ - Вина, Стефана-Больцмана, Ламберта и другие могут быть получены из формулы Планка, следовательно, являются «производными» фундаментального закона излучения - закона Планка. Закон излучения АЧТ не может быть получен на основании классической физики и термодинамики. Решение задачи становится возможным лишь с введением постулата о порциях излучения - квантах, предложенного М. Планком. М. Планк показал, что энергия телом излучается и поглощается не непрерывно, а дискретными порциями - квантами энергии, равными //V. V [ехр(^^,)-1] т. АЧТ в пустоте. В технике очень часто расчеты теплового излучения проводят для длин волн излучения, измеряемых в микрометрах. Учитывая, что Х = со/у* у = сцД, с/у = -іД. Ьу (7>V1= ІІьх {тук I или 1 /Ау (7> = I /ьх (Г) X, соотношение (1. Q = sin0 с/0 с/ф. J J sin 0 cos0 с/6 с/ф = 2я sin в | = я[1 -0] = . Рис. Лт)=п1ь№ 1ъ(ч,т) = ЯЬч(Т)/к. При выводе данного соотношения полагалось, что излучение является изотропным (диффузным), т. Аг7. Обозначив 2пИс0 = с\ Ис0/к = с2, соотношение (1.