лекции / Закон теплообмена излучением

Закон теплообмена излучением

З-ны описыв-щие излучение абсолютно черного тела с соотв. Поправками исп-ся для получения расч. фор-л теплообмена излучением м\у реальными телами.

ЗАКОН ПЛАНКА

Уст-ет зависимость спектр. плотности потока излуч. абс. черн. тела от длины волны и температуры Т.

(Вт\м^2*мкм) контакты

Абс.черн.тело имеет сплошной спектр излучения, т.е. излучает при всех длинах волн. Реальные тела могут иметь сплошной(диэлектрики)и линейчатый спектры(газы).Сопоставив зависимости и для абс.черн. и реального тела, получим картинку где - - - --абс.черн тело, _____-реальное

Способность тела излучать энергию хар-ет спекртальная степень черноты тела

(1) и

Степень черноты тела (2)

Е-излучательная способность.Если величина имеет одинаковые значения для всех длин волн и температур,то тело наз-ся серым (3) из (1) с учетом (2) и (3) определим при (для серого тела) ; ; (4)

Для реальных тел, при различных длинах волн не одинакова.

ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ ВИНА

Макс. Положение в спектр. Плотности потока излучения зависит от Т.Длина волн ,отвечающая макс. Плотности излуч-я связана с тизлучающего телаур-ем: мм*К, где в мм.

ЗАКОНЕ СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА

Опред-ет связь повер-тной плотности потока излучение,абс.черн.тела с тем-рой. Это выр-е получ-ся интегрир-ем закона Планка: - коэ-т излуч-я абс.черн.тела

=5,67 Вт\(м^2*K^4)

Таким образом получаем: ; -коэ-т излучения реального тела.

ЗАКОН КИРХГОФА

Устан-ет связь м\у спос-ми тела излучать и поглощать энергию ищлучения.Для тел,нах-ся в тепловом равновесии,пов-ная плотность потока и поглащ-ная спос-ть связаны м\у собой.

Пусть одна из рядом расположенных парал-ных пластин-произвольное тело (),а вторая-абс.черн.тело(=1) при равных Т.первая стенка одним кв. метром погл-ет энергию,а ее излуч-е и отраж-е полностью поглоща-ся абс.черн.стенкой,из усл-я тепл-ти следуетЭто выр-е справедливо для люб-ой др. стенки (5)отнощение пов-тной плотности потока излучения тела к его поглащ-ной спос-ти одиноково для всех тел,нах-ся при одной темп-ре и равно пов-ной плотности потока излучения абс.черн.тела при тойжеТ .из закона следует,чтот чем больше поглощает,тем дольше и излучает тело,поэтому абс.черн.тело имеет наиб.поверх-ную плотность потока излучения.Если в (5) величину Е выразиь ч\з степень черноты по зак-у СТЕФ-БОЛЬЦ,то Ур-ние примит вид следут, что Закон КиРТ-ФА справедлив и для спектр. Излучения,для опред. Длины волн примит вид

ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЯ М\У ТВЕРДЫМИ ТЕЛАМИ РАЗДЕЛЕННЫМИ ГЕОТЕРМИЧНОЙ СРЕДОЙ

1ый СЛУЧАЙ

Излучение м\у 2мя парал-ми стенками

2 стенки,с большими пов-ями и стоят на небольшом расстоянии,так,что излучение каждой стенки полностью попадает на противоположную,частично отражаясь и поглощаясь,что имеет затухающий хар-р.Обозначим плотность потока эф-ного излучения от 1ой стенки ко 2ой,аналогично и .Величины равны: ,где

- потоки излучения стенок 1и2 -поток отражений стенок 1и2 -коэф-т отраженной той стенки подставив и получим

и найдем результ-щий потокиспользуя полученные ранее формулы получаем ,где приведенная степень черноты сис-мы сост-щей из 2х стенок

2ой случай

Излучение м\у телами когда одно тело окружено пов-тью др.

Вся излучаемая пов-тью центральноготела энергия падает на внешнюю пов-ть ,излучение которой только частично попадает на пов-ть .для такого случая

гдепередача энергии осущ-ся только за счет излучения центрального тела.

3ий случай

Излучение м\у стенками разделенными экраном

Для простоты выч-я примим

При отсутствии экрана

При наличие экрана,тепловые потоки равны

При условии приведенные степени черноты будут равны

При стационарном режиме: приравняв правые части получим

и найдемсделаем вывод,что экран,с такимже коэф-том излучения как и у стенок, уменьшает тепловой поток в 2раза., т.е. при n экранах, поток уменьшится в (n+1)раз при и данном экране получим формулу где и определяется по ф-ле

ИЗЛУЧЕНИЕ ГАЗОВ

Газы излучают и поглощают энергия,неспособны отражать и рассеивать ее.одно и 2х атомные газы не излучают тепловую энергию(до3000К)3х атомные газы () Обладаят заметным излучением,кот. Носит объемный хар-р,т.к. участвуют все частицы газа.газы имеют линейчатый спектор излучения.поглащение и излучение происходит только в определенных интервалах длин волн. При расчетах пользуются интегральной степнью черноты,использ-ю обьем газа ().плотность потока по излучению считается

энергия излучения зависит от толщины газового слоя и концентрации излучающих молекул,кот.оценивается порциальным давлением газа.Имеем

-средняя длина луча в пределах газового слоя. ищится по графикам,построенным по опытным данным,и зависит от Т поэтому зав-ть Е=Е(Т)может отличаться от закона 4ой степени. В продукты сгорания одновременно входят .Для смеси

определяют по ф-ле последний член хар-ет эф-т взаимопоглащения в рез-те частичного совпадения полос излучения и поглощения спектров .