20.Лучистый теплообмен. Ур-ние Стефана-Больцмана.

Лучистый теплообмен – превращение внутренней энергии в-ва в энергию излучения с последующим переносом этого излучения в пространство и поглощение его другим в-вом. Он бесконтактный

Теплообмен излучением может происходить между телами, находящимися на больших расстояниях одно от другого (из­лучение Солнца на Землю). В технике теплообмен излу­чением имеет место в котлах, в системе отопления зда­ний, в сушильных агрегатах и т. п. При высоких темпе­ратурах теплообмен излучением преобладает над остальными видами теплообмена. Лучеиспускание тела в пространство может быть равномерным или направленным.

Лучистая энергия, испускаемая на какое-либо тело, в зависимости от его физических св-в, формы и со­стояния поверхности частично поглощается этим телом и переходит в тепловую, а остальная часть отражается и частично проходит через него.

Обозначим через Е₀ общее кол-во лучистой энер­гии, падающей на тело, а через Е _А, Е _R и Е _D- соответ­ственно кол-во лучистой энергии, поглощенной, от­раженной и прошедшей через него: Е₀= Е_А+ Е_R + Е_D разделим на Е₀ и преобразуем 1=A+R+D,где A,R,D- безразмерные коэф. по­глощения, отражения и пропускания. В зависимости от конкретных физических свойств тела, его температуры и длины волны падающего излучения численные значе­ния коэффициентов A, R и D могут быть различными, а в частных случаях и равными нулю.

Лучистый теплообмен описывается ур-нием Стефана-Больцмана:

_{Е – излучательная способность серого тела; Е0 – излучательная способность абсолютно чёрного тела}

_{С0 – коэф излучения абсолютно чёрного тела = 5,68 (Вт/м2·К4)}

_{(приведённый коэф излучения)}

21. Закон Кирхгофа, Ламберта

Закон Ламберта: максимальное излучение единицей поверх­ности происходит по направлению нормали к ней. Если Q_П – кол-во энергии, излучаемое по нормали к по­верхности, а Qф - по направлению, образующему угол Ф с нормалью, то, по закону Ламберта: Qф=Q_П·cosф

Закон Ламберта определяет зависи­мость излучаемой телом энергии от ее направления.

Закон Кирхгофа: отноше­ние излучательной способности тела Е к его поглощательной способности А для всех тел одинаково и равно излучательной способности абсолютно черного тела E₀ при той же температуре и зависит только от температуры, т. е.

Так как Е/E₀ = а, то для всех серых тел А = а, т.е. поглощательная способность тела численно равна степени его черноты.

22. Теплопередача. Уравнение и коэффициент теплопередачи для плоской стенки

Т еплопередача - процесс распространения тепловой энергии от одной подвижной среды к другой через поверхность произвольной формы.

Тепловой поток направлен слева направо, температура нагретой среды tж1, температура холодной среды tж2. Тем-ры поверхностей стенки неизвестны- t1, t2. Передача теплоты представляет собой процесс сложного тепообмена и состоит как бы из трех этапов:

Теплоотдача от нагретой среды к поверхности стенки

Теплопроводность через стенку

Теплоотдача от правой поверхности стенки к холодной среде

Решив эти уравнения относительно частных температурных напоров и сложив полученные уравнения получим полный температурный напор, откуда поверхностная плотность теплового потока:

k-коэффициент теплопередачи, кот. представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м2 поверхности стенки за 1 ч при разнице температур между средами 1 град.цел., величина, обратная коэф. теплопередачи наз. термическим сопротивлением теплопередаче и обозначается R (м2*К/Вт). Общее термич. сопротивл. равно сумме частных.

Для многослойной стенки:

сумма термических сопротивлений слоев плоской стенки. Основное ур-ние теплопередачи:

Количество теплоты Q, Вт, переходящей от одной среды к другой через площадь F любой стенки за 1 ч: