Кислицын Шабаров УМК Тепломассообмен / Темы семинаров / Задачи49-52

Тема 10. Теплообмен излучением.

Задача 49. Количество лучистой энергии Солнца, падающее за единицу времени на площадку еди­нич­ной площади, находящуюся вблизи Земли вне ее ат­мо­с­фе­ры, и рас­по­ло­женную перпендикулярно к солнечным лучам, называется сол­неч­ной по­с­то­янной. Эта величина измерена экспериментально, и, по со­вре­мен­ным дан­ным, равна 1370 Вт/м². Известно также, что радиус Солнца равен 6.9510⁸м, ра­ди­ус орбиты Земли равен 1.49510¹¹м, а спектр излучения Солнца бли­зок к спектру из­лучения абсолютно черного тела. Вычислить по этим данным температуру по­верх­ности Солнца.

Задача 50. Космический корабль, стартовавший с Земли, направляется к Венере. Счи­тая, что корабль имеет шарообразную форму, и его ориентация по от­но­ше­нию к Солнцу во время полета не меняется, вычислить среднюю температуру по­верх­ности корабля, обращенной к Солнцу, в начале полета (когда корабль на­хо­дит­ся вблизи Земли), и в конце полета (когда корабль находится вблизи Венеры). Ис­пользовать сле­ду­ю­щие данные: радиус Солнца 710⁸м, температура по­верх­нос­ти Солнца 6000 К, ра­диус орбиты Земли 1.510¹¹м, радиус орбиты Венеры 1.0810¹¹м. Солн­це счи­тать абсолютно черным телом, а поверхность кос­ми­чес­ко­го корабля - се­рым те­лом со степенью черноты 0.1. Считать, что внутри корабля ис­­точ­ни­ков теп­ла нет; излучением, отраженным от Земли и от Венеры, пре­не­бречь.

Задача 51. Стенки топочной камеры изготовлены из кирпича и обшиты снаружи листовой сталью, причем для уменьшения теплопотерь между кирпичной клад­кой и обшивкой сделан воздушный зазор, ширина которого много меньше раз­ме­ров стен топки. Вычислить потери тепла в окружающую среду с единицы по­вер­х­ности топочной камеры за счет лучистого теплообмена между поверхностями кир­пичной кладки и обшивки. Температура внешней поверхности кирпичной клад­ки 127^оС, температура стальной обшивки 50^оС. Обшивку и кирпичную клад­ку рассматривать как две плоскопараллельные поверхности, разделенные про­зрач­ной средой. Степень черноты кирпича равна 0.9, степень черноты листовой ста­ли принять равной 0.6.

Задача 52. Нагрев стальной болванки осуществляется в муфельной элек­т­ри­чес­кой печи, температура стенок которой равна 1000^оС. Вычислить плотность теп­ло­вого потока, который болванка получает за счет лучистого теплообмена со стен­ками печи. Вычисления произвести для температур поверхности болванки 20^оС, 100^оС и 700^оС. Степень черноты поверхности болванки (среднюю за время нагрева) принять равной 0.8, а степень черноты кирпича, из которого из­го­тов­ле­на стенка муфельной печи считать равной 0.9. Площадь поверхности болванки в 5 раз меньше площади внутренней поверхности стенки печи.