И газами

Излучение газов имеет свои особенности и законы. Одно- и двухатомные газы являются прозрачными; излучают и поглощают энергию трех- и многоатомные газы (СО₂, Н₂О, SО₂, NH₃ и др.). Спектр излучения и поглощения трех- и многоатомных газов является селективным (избирательным), т. е. эти газы излучают и поглощают в определенных интервалах длин волн, называемых полосами. Так, у углекислого газа имеются три основные полосы: первая полоса в интервале длин волн от λ₁ = 2,36 мкм до λ₂ = 3,02 мкм, вторая полоса от λ₁ = 4,01 мкм до λ₂ = 4,8 мкм и третья полоса от λ₁ = 12,5 мкм до λ₂ = 16,5 мкм. В отличие от твердых тел излучение и поглощение энергии газами происходит не в их поверхностном слое, а во всем объеме.

По мере прохождения лучистого потока через объем многоатомных газов его энергия вследствие поглощения непрерывно уменьшается. Это ослабление зависит от природы газа, его температуры и числа молекул, находящихся на пути луча. Число молекул пропорционально толщине слоя газов 1 и плотности газа (парциальному давлению р_i). Излучение газов существенно отклоняется от излучения по закону Стефана- Больцмана. Однако для технических расчетов условно принимают, что суммарная плотность излучения газов, так же как и излучение твердых тел, пропорциональна четвертой степени их абсолютной температуры

(185)

где ε_г – степень черноты газа, ε_г =f(р_i, l, Т).

Приближенные значения средней длины пути луча могут быть найдены из соотношения

(186)

где V – объем газа; F – площадь поверхности его оболочки. Степень черноты газовых смесей определяется как сумма степеней черноты отдельных компонентов.

Плотность теплового потока, передаваемая излучением газами ограждающей поверхности, можно вычислить по приближенной формуле

(187)

где ε_с.г – приведенная степень черноты,

(188)

где ε _г – степень черноты газов; ε _с – степень черноты ограждающей стенки.

Часто в технических устройствах теплота одновременно передается конвекцией и излучением. Тогда суммарная плотность теплового потока q определяется по уравнению

(189)

где T_г, T_c – абсолютная температура газов и стенки, К; α – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, α = α_к + α_л.

Коэффициент теплоотдачи излучением можно определить по формуле

(190)

где T_mа – среднеарифметическая температура, К; Т_mа = 0,5 (Т_г+ T_c).

При теплообмене ограждающей поверхности с капельной жидкостью излучение отсутствует, так как капельные жидкости даже при небольших толщинах слоя непрозрачны и в этом случае α = α_к.