참여기체를 가진 무한 원형관 계의 복사 열전달 증진

Augmentation of Radiative Heat Transfer in an Infinite Cylindrical Pipe Enclosing a Participating Gas

본 연구에서는 무한 원형관 안의 복사에 참여하는 참여가스에 면을 도입시키 면, 참여가스로부터 원형관 벽면으로의 복사 열유속(radiatve heat flux)이 증진 또는 감소되는 현상을 연구하는 데 있다. 참여가스는 흡수, 방사 특성이 온도와 파장에 변하지 않는 회체가스(gray gas)이거나, 화석 연료 연소시 연소가스의 성분이며, 복사 에 참여하는, 수증기와 이산화탄소의 혼합물이다. 편의상, 이 가스를 실제가스(real gas)라 부르기로 한다.도입면은 동축 무한 원형관(coaxial Infinite cylinder)이다. 참여가스의 성분, 계의 직경, 동축 무한 원형관 사이의 직경비, 면의 방사율, 면과 가 스의 온도가 열전달 증진에 미치는 영향을 연구하고자 한다.

The purpose of this study is to identify the radiative heat transfer augmentation by a coaxial cylinder introduced in the infinite cylindrical pipe enclosing a participating gas. The gas is either a mixture of water vapor and carbon dioxide or gray. The gas is assumed to be homogeneous at a constant temperature, and has a refractive index of unity. All of the surfaces are opaque and gray, diffusely emitting and reflecting at a constant temperature, The effect of system diameter, diameter ratio, wall emittances, gas and surface temperatures, mixture component on heat transfer augmentation are studied by using the zone method with participating gas radiative properties evaluated from the weighted sum of gray gases model. From the radiative equilibrium condition, the installed wall temperature is formulated and calculated by the iteration method. If the medium is a gray gas, the augmentation observed are negligible. For the range of values studied for a real gas, if the system diameter is larger than about 0.1m the augmentation parameter increases up to about 1.2 as the system diameter increases. The augmentation parameter have a maximum value at a certain diameter ratio. The augmentation parameters decreases as the emittance of the installed wall decreases. If the gas temperature is higher than about 1273 k, the augmentation parameter decreases as the gas temperature increases.