10.1 Загальні вказівки

Для виконання даної роботи необхідно проробити поділ «Променистий теплообмін» по роботах [4,5] і знати його положення.

Енергія випромінювання виникає за рахунок енергії інших видів у результаті складних молекулярних і внутрішньоатомних процесів. Природа всіх променів та сама - це електромагнітні хвилі, що поширюються зі швидкістю світла ( в абсолютному вакуумі 300000 км/с). Джерелом теплового випромінювання є внутрішня енергія нагрітого тіла. Кількість енергії випромінювання в основному залежить від фізичних властивостей і температури тіла. Для теплопередачі найбільший інтерес подають промені з довжиною хвилі λ = 0,8 - 40 мкм.

Кожне тіло здатне не тільки випромінювати, але і відбивати, поглинати і пропускати через себе падаючі промені від іншого тіла. Позначив загальну кількість енергії випромінювання, що падає на тіло, через Q, можна написати таку рівність: Q = Q_А + Q_R + Q_Д або А + R + Д = 1. Розмір А є вбираюча спроможність ; R - відбивна спроможність; Д - пропускна спроможність. Розміри А, R, Д відповідно рівні: А = Q_А / Q; R = Q _R / Q; Д = Q_д / Q.

Для більшості твердих тіл, практично пропускаючих не крізь через себе променисту енергію, можна записати А + R = 1, Д = 0. Тіло, що поглинає всі падаючі на нього промені, тобто А =1, R = 0 і Д = 0, називають абсолютно чорним. Тіло, що відбиває всі падаючі на нього промені, називають абсолютно білим, тобто R = 1, А = 0, Д = 0. При Д = 1, А = 0 і R = 0 тіло абсолютно прозоро для теплових променів. У природі абсолютно чорних, білих і прозорих тіл не існує, проте, поняття про неї є дуже важливим для порівняння з реальними тілами.

Кількість тепла, передана випромінюванням від одного тіла до іншого, у загальному випадку визначите за формулою

(10.1 )

де С_пр - приведений коефіцієнт випромінювання, що залежить від коефіцієнтів обох тіл, Вт / (м². К⁴);

Н_еф - ефективна променесприймаюча поверхня, що залежить від розмірів, геометричної форми і взаємного розташування тіл, м²;

Т₁ і Т₂ - абсолютні температури тіл, К.

Приведений коефіцієнт випромінювання обчислите по формулі

, (10.2)

де С₁, С₂, С_о - коефіцієнти випромінювання першого, другого й абсолютно чорного тіла; Н₁, Н₂ - поверхні тел.

Коефіцієнт випромінювання будь-якого реального (сірого) тіла пов'язаний із коефіцієнтом випромінювання абсолютно чорного тіла співвідношенням

С = ε С_о, відкіля ε = . (10.3 )

Коефіцієнт ε називають ступенем чорнуватості тіла, що дорівнює відношенню коефіцієнти випромінювання даного тіла до коефіцієнта випромінювання абсолютно чорного тіла, тобто характеризує випромінювальну спроможність аналізованого тіла стосовно випромінювальної спроможності абсолютно чорного тіла: ε = Е / Е_о.

Коефіцієнт випромінювання характеризує інтенсивність передачі тепла випромінюванням, чисельне значення котрого дорівнює кількості тепла, що випромінюється з одиниці поверхні тіла (1 м² ) в одиницю часу (1 с) і при різниці в четвертому ступені абсолютних температур поверхні тіл (між якими відбувається променистий теплообмін) в один градус. Відповідно до закону Кирхгофа, чим більше вбираюча спроможність тіла, тим більше його випромінювальна спроможність. Тому абсолютно чорне тіло має максимальне значення коефіцієнта випромінювання ( С = 5.67 Вт / м². К⁴ ) або для абсолютно чорного тіла ε = 1, а для абсолютно білого тіла С = 0 і ε = 0.

У загальному випадку 0 < С < 5.67, 0 < ε < 1.