ТЕПЛОБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

Основные понятия и законы теплового излучения.

Тепловое излучение происходит как в видимой (0,4…0,76мкн), так и в невидимой (инфракрасной – 0,76…420мкн) областях спектра. Основная часть лучистой энергии приходится на волны длиной от 0,76мкн до 15 мкн.

В общем случае тепловой поток телами поглощается (Q_А), отражается (Q_R) и пропускается (Q_D):

Q= Q_А+ Q_R+ Q_D, при этом:

А=Q_А / Q - коэффициент поглощения;

D= Q_R / Q - коэффициент отражения;

R= Q_D / Q - коэффициент пропускания.

Для прозрачных тел: D=0 и А+ R=1;

Для абсолютно чёрного тела D=R=0 и А=1;

Для абсолютно белого тела А+ D =0 и R=1.

Абсолютно чёрное тело обладает наибольшей излучающей способностью по сравнению с любыми реальными телами при одинаковой температуре. Спектральная интенсивность излучения абсолютно чёрного тела зависит от длины волны и температуры (см. рис.4-53[7[).

Максимум спектральной интенсивности отвечает длине волны:

λ_тах=0,2897/Т, см.

Максимум интенсивности излучения абсолютно чёрного тела с увеличением температуры перемещается в сторону более коротких волн (закон Вина).

Тепловое излучение относят к заданному направлению или к полусфере. Его характеризуют следующие величины:

а) энергия полусферического излучения, или плотность излучения

Плотность излучения чёрного тела во всём диапазоне длин волн пропорциональна четвёртой степени его абсолютной температуры (закон Стефана- Больцмана):

Е₀=С₀ (Т/100)⁴, кВт/ м² (ккал/ м²·ч),

Где С₀ =5,70 кВт/ м²°К ( 4,90 ккал/(м²·ч·°К)) – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела,

Т - температура тела, °К.

Серое тело поглощает одну и ту же долю падающего на него излучения во всём интервале длин волн. К серым телам могут быть отнесены все твёрдые тела, имеющие шероховатые или окисленные поверхности со сравнительно высокими поглотительными свойствами. Для серых тел А>1 и не зависит от температуры. Плотность излучения серого тела:

Е=АЕ₀ =ε Е₀=σ(Т/100)⁴, кВт/ м² (ккал/ м²·ч),

Где А= ε=Е/ Е₀ – степень черноты, зависящая от природы тела, характера его поверхности и температуры (см. табл. 9.14);

σ=4,9 εкВт/(м²·ч·°К⁴) [ккал/(м²·ч·°К⁴)] - коэффициент излучения серого тела.

Серое тело излучает энергии тем больше, чем выше его коэффициент поглощения (закон Киргофа). При этом всякое тело может излучать только в тех областях спектра, в которых оно обладает способностью поглощения лучистой энергии.

Для абсолютно чёрного тела калорическая яркость излучения, т. е. величина лучистого потока в направлении (см. рис. 4-54[7]), отнесённая к единице телесного угла Δω и единице поверхности ΔF,перпендикулярной к направлению излучения, одинакова для всех направлений (закон Ламберта).

F - площадь поверхности тела.

Для двух неограниченных параллельных плоскостей:

ε_пр =1/(1/ε₁+1/ε₂ -1),

Где ε₁ и ε₂ – степени черноты теплообменивающихся поверхностей.

Коэффициент теплоотдачи при теплообмене между двумя серыми поверхностями:

α_л^"=4,9·10^-8· ε_пр ·[(Т₁⁴ - Т₂⁴)/(Т₁ - Т₂)]=А ε_пр ккал/(м²·ч·°С),

Где А=4,9·10^-8· [(Т₁⁴ - Т₂⁴)/(Т₁ - Т₂)] (см. табл.9.15).

Если одно тело с поверхностью F₁ со всех сторон окружено поверхностью F₂ второго серого тела и F₂ >> F₁, то ε_пр = ε₁. количество переданного тепла определяется по формуле, приведённой выше. Для снижения теплопотерь нагретыми поверхностями их закрывают отражательными листами (экранами).

Таблица 9.15

Поиск по сайту: