Основные определения теплообмена излучением

Тепловой поток, излучаемый на всех длинах волн с единицы поверхности тела по всем направлениям, называется поверхностной плотностью потока интегрального излучения (Е), .

Часть энергии излучения , падающей на тело, поглощается (), часть отражается () и часть проникает сквозь тело ().

Таким образом:

или в безразмерной форме:

Величина называется коэффициентом поглощения.

Величина называется коэффициентом отражения.

Величина называется коэффициентом пропускания.

Тело, поглощающее все падающее на него излучение, называется абсолютно черным. Для такого тела .

Тела, для которых называются серыми.

Для абсолютно белого тела .

Сумма потоков собственного и отраженного излучения называется эффективным излучением:

Твердые и жидкие тела в подавляющем большинстве излучают энергию всех длин волн в интервале от 0до , т.е. имеют сплошной спектр излучения, хотя наибольшее количество энергии испускается в пределах длин волн .

Основные законы лучистого теплообмена.

Закон Планка устанавливает распределение интенсивности излучения по различным участкам спектра длин волн .

Закон Вина утверждает, что с ростом температуры максимум излучения смещается в сторону коротких волн. Так в излучении с поверхности Солнца максимум приходится на видимую часть спектра () максимум излучения приходится на длину волны , а в излучении электронагревателя ()максимум излучения приходится на длину волны .

Поверхностная плотность потока интегрального излучения абсолютно черного тела в зависимости от его температуры описывается законом Стефана- Больцмана:

где - постоянная Стефана- Больцмана.

Для технических расчетов закон Стефана- Больцмана записывают в виде:

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Отношение поверхностной плотности потока собственного интегрального излучения Е данного тела к поверхностной плотности потока интегрального излучения абсолютно черного тела при той же температуре называется степенью черноты этого тела:

Закон Стефана- Больцмана для реального тела будет иметь вид:

(*)

где - коэффициент излучения реального тела.

Степень черноты с меняется для различных тел от нуля до единицы в зависимости от материала, состояния поверхности и температуры.

Согласно закону Кирхгофа отношение энергии излучения к коэффициенту поглощения () не зависит от природы тела и зависит только от его температуры:

Закон Ламберта утверждает, что максимальное излучение имеет место в направлении нормали к поверхности тела. Количество энергии, излучаемой под углом к нормали, пропорционально косинусу угла

Рассмотрим 3 наиболее часто встречаемых на практике случая теплообмена.

1. Теплообмен между двумя поверхностями, площадью 1м² каждая, обращенными друг к другу, причем .

Закон Стефана- Больцмана (формула полного теплового потока) для такой системы тел будет выглядеть следующим образом:

(**)

где - приведенная степень черноты системы двух тел.

В соответствии с формулой полный поток теплоты, передаваемый излучением от горячего тела более холодному, пропорционален поверхности тела, приведенной степени черноты и разности четвертых степеней абсолютных температур тел.

Дата добавления: 2014-10-31