59.Определение результирующего лучистого теплового потока между твёрдыми телами и между газом и твёрдым телом

Расчет результирующего лучистого потока энергии между телами, разделенными прозрачной средой, в общем случае, очень сложен, так как его величина зависит от многих факторов: от формы облучающих друг друга тел, от их взаимного расположения в пространстве, от степени черноты их поверхности и др. Не вдаваясь в детали, укажем на то, что для самого распространенного на практике случая, когда одно тело полностью охватывает другое тело, т.е. когда тело 1 находится в полости, образованной телом 2 (рис. 3.3), результирующий поток лучистого тепла подсчитывается по формуле

. (3.11)

В формуле (3.11) обозначены: _п – приведенная степень черноты системы тел 1-2, определяемая как

(3.12)

где ₁, F₁, T_W1 и ₂, F₂, T_W2 – степень черноты, площадь и термодинамическая температура поверхности тел 1 и 2 соответственно; C₀ = 5,67 Вт/(м² К⁴)– константа излучения Стефана–Больцмана, умноженная на 10⁸.

В формуле (3.12) сомножители единица при 1/₁ и при называются коэффициентами облученности первого тела на второе и второго тела на первое соответственно.При выводе формулы (3.11) предполагается, что ₁ и F₁ – это степень черноты и площадь поверхности тела, помещенного в полость, а T_W1 – температура поверхности тела с большей температурой.

Если F₁  F₂, то _п  ₁, т.е. когда площадь поверхности тела 1 во много раз меньше площади поверхности тела 2, то приведенная степень черноты системы этих тел практически совпадает со степенью черноты поверхности тела 1.

В том частном случае, когда рассматривается теплообмен излучением между двумя параллельными пластинами, в формуле (3.12) надо положить F₁ = F₂.

На практике часто между такими телами–пластинами приходится размещать параллельные им пластины–экраны (рис. 3.4), которые предназначены для того, чтобы уменьшить результирующий лучистый поток тепла. Экраны изготавливают, как правило, из фольги металлов, сплавов или диэлектриков. При наличии n экранов приведенная степень черноты систем тел 1 и 2 с плоскими экранами между ними определяется по формуле

(3.13)

60.Особенности излучения газов. Степень черноты смеси газов

Одно- и двухатомные газы практически прозрачны для теплового излучения. Значительной излучающей и поглощающей способностью, имеющей практическое значение, обладают трех- и многоатомные газы. Для теплотехнических расчетов наибольший интерес представляют углекислый газ и водяной пар, образующийся при горении топлива. В отличие от твердых тел, имеющих в большинстве сплошные спектры излучения, газы излучают энергию лишь в определенных интервалах длин волн Dl, называемых полосами спектра. Для лучей других длин волн вне этих полос газы прозрачны, и их энергия излучения равна нулю. Таким образом, излучение и поглощение газов имеют избирательный характер. Если поглощение и излучение энергии в твердых телах происходят в тонком поверхностном слое, то газы излучают и поглощают энергию во всем объеме. Количество поглощае­мой газом энергии зависит от числа находящихся в данном объеме микрочастиц газа. Последнее пропорционально толщине газового слоя, характеризуемой длиной пути луча l, парциальному давлению газа р и его температуре Т. Законы излучения газов значительно отклоняются от закона Стефана — Больцмана. Степень черноты каждого излучающего компонента зависит от количества его молекул в газовой смеси и от ее температуры T_г. Количество молекул–излучателей электромагнитной энергии, естественно, пропорционально парциальному давлению и в газовой смеси, а также так называемой толщине газового слоя l, определяемой по формулегде V – объем газового тела; F – площадь охватывающей его поверхности твердого тела. Таким образом, искомые степени черноты излучающих компонентов представляют в виде зависимостей

(3.15) (3.16)