Теплообмен излучением

Закон Кирхгофа для монохроматического излучения характеризует произведением поглощательной способности к плотности потока излучения:

где А_λ – поглощательная способность; Е_λ0 – плотность потока излучения, Вт/м².

Закон Кирхгофа для интегрального излучения:

Закон Планка - формула Планка, закон распределения энергии в спектре равновесного излучения, находящегося в термодинамическом равновесии с веществом при определённой температуре.

Закон Стефана – Больцмана - устанавливающий пропорциональность 4-й степени абсолютной температуры T, полной объемной плотности ρ равновесного излучения (ρ = α • Т⁴, где α - постоянная) и связанной с ней полной испускательной способности Е₀ = σ₀ • Т⁴, где σ — постоянная Стефана – Больцмана равен 5,67·10^-8 Вт/(м²·К⁴).

Закон смещения Вина - длина волны (λ_мах), на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорционально абсолютной температуре, излучающего тела: λ_мах•Т =b, где b=2898 постоянная Вина, мкм·К.

Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности

Основываясь на результатах наблюдения, Фурье высказал гипотезу о том, что вектор плотности теплового потока в данной точке изотропного тела пропорционален градиенту температуры в той же точке.

где:

где:

Уравнение теплопроводности

В основе теории теплопроводности лежит дифф. Уравнение, которое служить для отыскания температурного поля в твердом теле, а также не подвижной жидкости или газообразной среде.

Где:

элемент тела

элементарный промежуток времени

q вектор плотности теплового потока в точке М

оператор Лапласа декартовый координат

В цилиндрических координат

С сферических координатах

Условия однозначности

Начальным условием задается распределения температуры внутри тела и на его границах в момент времени :

Уравнение теплопроводности описывает распространение тепла в заданной области пространства во времени.

ρ плотность; c_v — теплоёмкость приV=const; t время; х, у, z — координаты; Т = Т (х, у, z, t) — температура; λ — коэф.теплопр-сти; F = F (x, y, z, t) — заданная плотность тепловых источников. Величины ρ, Cv, λ зависят от координат и температуры.

Законы излучения. Закон Планка

Закон распределения энергии в спектре электромагнитного излучения, находящегося в термодинамическом равновесии с веществом при определённой температуре. Даёт зависимость от частоты v или длины волны λ =c( скорость света)/ν объёмной плотности излучения I (энергии излучения в единице объёма) и пропорциональной ей испускательной способности АЧТ.

h — постоянная Планка; k — постоянная Больцмана.

Законы излучения

Тепловое излучение - это испускание электромагнитных волн телами за счет их внутренней энергии.

Закон Стефана - Больцмана: Энергетическая светимость абсолютно черного тела (поглощательная способность полностью поглощает тепловую энергию, не отражает лучи и в сквозь нее не проходит тепловое излучение, излучает тепловую энергию.)

Законы излучения. Закон Ламберта: Излучаемая телом лучистая энергия распространяется в пространстве по различным направлениям с различной интенсивностью. Устанавливает зависимость интенсивности излучения от направления d2Qn = dQn*dw*cosj (нормаль dQn, величина пространственного угла dщ и cosц)

Законы излучения. Закон Киргофа: отношение излучательности тела при длине волны к его коэффициенту поглощения при той же длине волны одинаково для всех тел, находящихся при одинаковых температурах, и равно излучательности черного тела при той же длине волны и той же температуре.

E - Излучательность, Вт; B – Коэф.поглощения;

Лучистый теплообмен м/у двумя телами процесс переноса энергии, обусловленный превращением части внутр. энергии вещества в энергию излучения (испусканием эл--магн. волн, или фотонов), переносом излучения в пространстве со скоростью света и его поглощением веществом (обратным превращением энергии эл--магн. волн во внутр. энергию).

Сложный теплообмен: разделение общего процесса переноса теплоты на элементарные явления — теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. В действительности эти явления протекают одновременно и, конечно, как-то влияют друг на друга. Конвекция, например, часто сопровождается тепловым излучением, теплопроводность в пористых телах -конвекцией и излучением в порах, а тепловое излучение-теплопроводностью и конвекцией.

Радиационно-конвективный теплообмен - поверхность нагрева, воспринимающая теплоту в процессе излучения и конвекции. относится ширмовая поверхность нагрева котла, воспринимающая теплоту излучения и конвекции примерно в равных количествах.