Закон Ламберта

Закон Стефана—Больцмана позволяет определить полное количе­ство энергии, излучаемой в пространство поверхностью абсолютно чер­ного тела во всех направлениях. Излучение осуществляется различно в разных направлениях и поэтому приходится учитывать его интенсив­ность.

Возьмем элементарную площадку dF₁ (рис. 3.6).

Рис. 3.6. К определению излуче­ния в различных

направлениях

Количество энер­гии, излучаемой в определенном направлении проекцией площадки на нормаль луча в единице телесного угла в единицу времени, т.е. луче­испускательная способность в данном направлении, называют ярко­стью в направлении b (угловой плотностью излучения).

I = dE_b dw Вт/(м²·стерадиан). (3.23)

Закон Ламберта устанавливает, что интенсивность излучения с еди­ницы поверхности абсолютно черного тела в каком-либо направлении пропорциональна косинусу угла между этим направлением и нормалью к по­верхности

I = I_H cos b, (3.24)

где Iн—интенсивность излучения в на­правлении, нормальном к эле­менту поверхности (количест­во энергии, излучаемой в еди­ницу времени с единицы по­верхности в направлении нор­мали);

b—угол между направлением лу­чеиспускания и нормалью.

Общее количество энергии, излучаемой элементарной площадкой dF₁, находим путем интегрирования

_π/2

E = ∫ Idw = ∫ I_H cos bdw = 2π I_H ∫ cosb sinbdb = π I_H. (3.25)

⁰

Следовательно, общее количество энергии, излучаемой единицей по­верхности абсолютно черного тела, в π раз больше того количества энер­гии, которое излучается в нормальном направлении.

Реальные тела не подчиняются закону Ламберта. Однако для часто встречающихся на практике матовых поверхностей с большой поглощательной способностью можно пользоваться этим законом.

Глава 4.Топливные нагревательные и термические печи.

Общие положения.

4.1. Нагревательные колодцы

Нагревательные колодцы — это высокотемпературные камерные печи для нагрева слитков большой массы. Конструкция всех элементов колодцев должна отличаться простотой и надежностью работы по условиям воздей­ствия высоких температур и значительных механических усилий.

Современными типами нагревательных колодцев являются колодцы с отоплением из центра подины (КПЦ) и наиболее совершенные – с отоплением одной верхней горелкой (КВГ) (рис 4.1). Тепловая мощность КПЦ не менее 5.8 МВт, КВГ – 11.6 МВт.

Рис. 4.1. Схемы нагревательных колодцев:

а — с отоплением у центра подины (КЦП); б — с отоплением одной верхней горелкой (КВГ); / — подвод газа;

2 — керамический рекуператор;

3 — подвод воздуха; 4 — металлический рекуператор для нагрева инжектирующего воздуха

При подаче топлива через одну горелку ограничивается длина факела: в КЦП из условия стойкости крышки она должна быть не более 3 м. В КВГ длина факела ограничивается расстоянием до торцевой стены, то есть долж­на быть не более 7-9 м. В противном случае будет высока неравномерность нагрева слитков, стоящих на разных расстояниях от горелок. Поэтому в наг­ревательных колодцах применяют простейшую горелку с улучшенным сме­шением: газ подается несколькими струями.

Вследствие высокой температуры продуктов сгорания в нагревательных колодцах применяют керамические рекуператоры, конструктивно объеди­ненные с рабочим пространством. В КЦП воздух к горелке через рекупера­тор подают вентилятором. В результате этого между воздушной и дымовой сторонами рекуператора возникает перепад давления, приводящий к попа­данию воздуха в продукты сгорания. В КВГ воздух просасывается через рекуператор и подается в горелку с помощью инжектора, работающего на компрессорном воздухе.

За керамическими рекуператорами возможна установка металлических рекуператоров для подогрева газа.

Топливом для нагревательных колодцев является газ с теплотой сгорания 5,45-5,85 МДж/м³ и выше.