Лучистый теплообмен между газовой средой и оболочкой
Одно- и двухатомные газы практически прозрачны для теплового излучения. Значительной излучающей и поглощающей способностью, имеющей практическое значение, обладают трех- и многоатомные газы. Для теплотехнических расчетов наибольший интерес представляют углекислый газ и водяной пар, образующийся при горении топлива. В отличие от твердых тел, имеющих в большинстве сплошные спектры излучения, газы излучают энергию лишь в определенных интервалах длин волн Dl, называемых полосами спектра. Для лучей других длин волн вне этих полос газы прозрачны, и их энергия излучения равна нулю. Таким образом, излучение и поглощение газов имеют избирательный характер. Если поглощение и излучение энергии в твердых телах происходят в тонком поверхностном слое, то газы излучают и поглощают энергию во всем объеме. Количество поглощаемой газом энергии зависит от числа находящихся в данном объеме микрочастиц газа. Последнее пропорционально толщине газового слоя, характеризуемой длиной пути луча l, парциальному давлению газа р и его температуре Т. Следовательно,
. (15.18)
Тогда в соответствии с законом Кирхгофа
. (15.19)
Для каждой полосы спектра
.
Плотность интегрального излучения газовой среды определится суммой их значений для отдельных полос, то есть
.
Плотность интегрального излучения для двуокиси углерода и водяного пара по опытным данным:
Отсюда следует, что законы излучения газов значительно отклоняются от закона Стефана — Больцмана. Однако в основу практических расчетов излучения газов положен именно этот закон. В итоге плотность интегрального излучения с поверхности газового слоя определяется уравнением
, (15.20)
где e г — степень черноты газового слоя, зависящая от температуры, давления и толщины слоя газа. Для Н2О и СО2 значения eг приводятся в виде номограмм, удобных для практических расчетов. Степень черноты газовых смесей определится как сумма степеней черноты отдельных компонентов. Плотность лучистого потока, передаваемого от газа к окружающим его стенкам (оболочке), вычисляется по уравнению
, (15.21)
где eг — степень черноты газа при температуре газа Тг; Аг — поглощающая способность газа при температуре оболочки Тст; 
— эффективная степень черноты оболочки.
Литература: [4], с. 52-58; [5], с. 193-208; [11], с. 43-45; [12], с. 48-50.
Вопросы для самоконтроля
1.Какие преобразования происходят с лучистой энергией при попадании на твердое тело?
2.Что такое абсолютно серое тело?
3.Какими свойствами должны обладать радиационные экраны?
4.Сформулируйте закон Кирхгофа. Каков его физический смысл?
5.Сформулируйте закон Стефана-Больцмана. Какие величины входят в уравнение для определения коэффициента теплоотдачи излучением?
6.Сформулируйте закон Планка. Напишите уравнение Планка и объясните его физический смысл.
7.Сформулируйте закон Вина и объясните его связь с законом Планка.
9.Каковы особенности излучения газов?
10.Как определить степень черноты газовой среды?
12.Как определяют лучистый теплообмен между параллельными плоскими стенками?