Ч Ь-

Ч 1-

Н Н

—ь-

Световое излучение

Инвунционный'

нагрев

Ультрафиолетовое излучение

Инфракрас­

Рентгенов­ские лучи fамма-лучи

ное излуче­ние

Радиоволны

_L_

*5 <о к «г S?

s s ^ ^ ^

Частота

Рис. 39. Шкала электромагнитных волн

§ 1. Понятие излучения

Нагретое тело излучает тепловую энергию. Передача тепловой энергии происходит с помощью электромагнитных волн длиной 0,4—400 мкм или частотой 7,5 (10^ц—10⁸) Гц. Указанный диапазон волн занимает сравнительно небольшой участок на шкале электромагнитных волн (рис. 39). Тепловая энергия излучается видимыми световыми лучами в диапазоне длин волн 0,4—0,8 мкм и невидимыми инфракрасными лучами в диапазоне 0,8—400 мкм. При температуре свыше 3500 °С тепловое излучение происходит и в диапазоне ультрафиолетовых волн.

Передача тепловой энергии излучением от источника нагрева к нагреваемому материалу в пламенных и электрических печах ^возможна при температуре источника нагрева (пламя или электро­нагреватель), превышающей температуру нагреваемого материала.

Кроме тепловой энергии, с помощью электромагнитных волн в индукционных печах передается электрическая энергия. В этом случае электромагнитные волны частотой 50—2-10⁴ Гц излучает холодный индуктор, по которому течет переменный электрический ток. В его мощное магнитное поле помещают нагреваемый материал.

В зависимости от агрегатного состояния нагретого тела в тепло­вом излучении участвует или тонкий поверхностный слой, если тело

При шахматном расположении труб в пучке Nu = 0,41 Re⁰'⁶Pr⁰-³³. При коридорном расположении труб в пучке Nu = 0,23Re°'⁶⁵Pr⁰'³³.

В этих формулах в качестве определяющей температуры при­нята средняя температура газа или жидкости, в качестве опреде­ляющей скорости — скорость в самом узком сечении ряда труб и в качестве определяющего размера — наружный диаметр трубы. Формулы справедливы при Re = 2 (10²—10^г>).

Для воздуха указанные выше формулы при коридорном распо­ложении труб имеют вид: Nu — 0,21Re^0,65; при шахматном распо­ложении Nu = 0,37Re⁰-⁶.

Глава X. Тепловое излучение

Q ^ g Q)

■■V—Т-'-Т г

Длина Волны

твердое (у металлов 0,0005 мм), или весь объем, если тело газообразное. Встречая на своем пу­ти твердые, .жидкие или газообразные тела, тепловые лучи частично поглощаются, частично отражаются [и в некоторых случаях частично

проходят сквозь эти тела. Поглощенные лучи о_л\

снова превращаются в тепловую энергию.

Такое превращение энергии происходит непрерывно в системе с различной температурой тел и в системе с одинаковой температу­рой тел. В последнем случае количество излучаемой энергии равно поглощаемой, т. е. система находится в тепловом равновесии.

Количество теплоты, излучаемое в единицу времени, называют тепловым потоком излучения Q_H (Вт). Тепловой поток излучения, отнесенный к единице поверхности, называют поверхностной плот­ностью теплового потока излучения q_hl (Вт/м²):

Яа = QJF.

Допустим, что на тело падает тепловой поток излучения Q„, часть которого Q_A поглощается телом, часть Q# отражается и часть Q_D пропускается (рис. 40), т. е.

Qa — Qa + Qr + Qd•

Примем следующие обозначения: Q_AIQa — А — коэффициент пог­лощения, или поглощательная способность; Q$/Q_u = R — коэф­фициент отражения, или отражательная способность; QjQa ~ D — коэффициент пропускания, или пропускательная способность.

Тогда

A -Ь R -Ь D = 1.

Если А — I, то R=D = 0 — это означает, что вся излучаемая энергия поглощается. Таким свойством обладает так называемое абсолютно черное тело. Если R = I, A=D— 0, т. е. излучаемая энергия отражается. Таким свойством обладает зеркальное тело, если отражение происходит согласно законам геометрической оптики, и так называемое абсолютно белое тело, если отражение диффузное. Если D — 1, то А = = R — 0. В этом случае вся излучаемая энергия полностью про­ходит сквозь тело. Таким свойством обладает так называемое а б - солютно прозрачное тело.

Представление об абсолютно черном, зеркальном и прозрачном телах условное. Реальные тела, встречающиеся в природе, одно­временно отражают, поглощают и пропускают излучаемую энергию. Твердые и жидкие тела излучаемую энергию практически не про­пускают, т. е. D = 0; А + R = 1. Газообразные тела, наоборот, хорошо пропускают излучаемую энергию и плохо поглощают ее.

Соотношения между характеристиками теплопередачи установ­лены законами теплового излучения.

Рис. 40. Схема распределения энергии излучения

3