Сложным или комбинированным теплообменом называют процесс переноса тепла, при котором излучение играет существенную роль наряду с теплопроводностью и конвекцией. Полная система уравнений, описывающая сложный
теплообмен, включает в себя дифференциальные и интегрально-дифференциальные уравнения и не находит аналитического решения. Даже при современных возможностях числового решения принимается ряд упрощений и допущений, которые приводят к приближенному, оценочного решения сложной задачи. Можно выделить три случая сложного теплообмена.
Радиационный теплообмен между потоком излучения газа и стенками канала. При этом обычно пренебрегают теплопроводностью и считают, что конвекцией теплота переносится только в направлении движения потока. В отличие от упрощенной задачи рассмотренной ранее (неподвижный газ, постоянная в объеме газа температура), в этом случае учитывается неравномерное распределение температуры газа по сечению канала и по его длине, вызываемое теплообменом. При этом количество переданной излучением теплоты Не растет монотонно с ростом степени черноты газового объема, а имеет определенное максимальное значение. Уменьшение количества передаваемой теплоты при большой поглотительной способности среды объясняется тем, что охлажденные пристенные слои мало прозрачного газа выполняют роль экрана, не пропускают на холодную стенку излучения средних слоев газа.
Радиационно-кондуктивный теплообмен. Теплота переносится от одной твердой поверхности до второй через неподвижное поглощающее (в общем случае и такое, что рассеивает энергию) среда как излучением, так и теплопроводностью. В случае среды, не рассеивает энергию задача характеризуется пятью безразмерными параметрами, а именно: характерной оптической толщиной слоя среды KL, степенями черноты поверхностей eст1 и eст2, относительной температурой "холодной" поверхности q2 = Т2/Т1 и параметром Последний параметр характеризует взаимную интенсивность переноса тепла теплопроводностью и излучением: при N ® Г теплота переносится только теплопроводностью, при N ® 0 - только излучением. В связи со сложностью задачи сравнительно простые решения получаются только для некоторых предельных случаев.
Радиационно-конвективный теплообмен. Это наиболее сложный случай, когда уравнение переноса лучистой энергии должны ришатися вместе с уравнениями движения и конвективного теплообмена. Задача настолько сложна, что до сих пор сделаны только попытки анализировать некоторые очень упрощенные случаи. Для практических расчетов используют принцип независимости конвективного и лучистого потоков друг от друга, что будет верным в случае, когда один из них значительно меньше другой. Для учета теплоотдачи излучением к коэффициенту теплоотдачи конвекцией, рассчитанном обычным путем, то есть без учета влияния радиационного теплообмена на профили скорости и температуры, рекомендуется добавлять коэффициент теплоотдачи излучения aп.