Кислицын Шабаров УМК Тепломассообмен / КраткийКонспектЛекций / Тема5-3

5.3.Некоторые особенности излучения и поглощения в газах.

Законы излучения и поглощения газами имеют ряд существенных отличий от законов из­лу­чения и поглощения твердыми телами и жидкостями. Причина заключается в том, что газы из­лучают и поглощают энергию свободными или почти свободными атомами и молекулами, а жид­кости и твердые тела - боль­шим количеством сильно связанных между собой атомов.

Первая особенность, которую надо учитывать в теплофизических расчетах, за­ключается в том, что спектры излучения и поглощения газов имеют се­лек­тив­ный (избирательный) ха­рак­тер, т.е. газы излучают и поглощают энергию лишь в определенных интервалах длин волн, ко­то­рые называются полосами из­лу­че­ния и поглощения. Одноатомные и двухатомные газы поч­ти полностью про­пус­ка­ют тепловое излучение, поэтому поглощение в них обычно не учи­ты­ва­ют. По­лосы излучения и поглощения трех­атом­ных и многоатомных газов известны и при­во­дят­ся в справочниках. Например, углекислый газ имеет три ос­новные по­лосы: от 2.36 до 3.02 мкм, от 4.01 до 4.8 мкм и от 12.5 до 16.5 мкм; водяной пар име­ет полосы поглощения от 2.24 до 3.27 мкм, от 4.8 до 8.5 мкм и от 12 до 25 мкм.

Вторая особенность заключается в том, что, в отличие от твердых тел, из­лу­чение и по­гло­щение энергии в газах происходит не в поверхностном слое их обо­лочек, а во всем объеме; при этом по мере прохождения излучения от внут­рен­них областей к внешним часть энергии поглощается, из-за чего плот­ность мощ­нос­ти теплового излучения газа, строго говоря, ока­зы­ва­ется про­пор­ци­о­наль­ной не чет­вер­той, а более низкой степени аб­со­лютной тем­пе­ра­ту­ры. На­при­мер, для уг­ле­кислого газа эта степень  3.5; для водяного пара  3. Однако для прак­ти­чес­­ких расчетов часто по-прежнему используют формулы вида (5.1.3), (5.2.1), (5.2.8), вво­дя в них эм­пи­ри­ческие поправочные коэффициенты.

Эти особенности серьезно затрудняют расчеты теплообмена с участием га­зов и делают их весьма приближенными. Для повышения точности надо ис­поль­зо­вать эмпирические фор­му­лы, справедливые при определенных условиях, и спе­ци­альные графики, приводимые в спра­воч­ной литературе.

Таблица 5.1. Усредненные значения коэффициентов по­гло­щения (степени чер­но­ты) не­ко­торых ма­териалов.

Материал	Коэф. по­гло­ще­ния A
Платиновая чернь	0.99
Нефтяная сажа при 100 ... 200 оС	0.96
Вода при 0 ... 100 оС	0.95
Стекло при 20 ... 100 оС	0.91
Бумага при 20 ... 100 оС	0.90
Красный кирпич при 25 ... 300 оС	0.90
Масляные краски разных цветов при 20 ... 100 оС	0.86
Дерево при 20 ... 70 оС	0.85
Песок сухой при 20 оС	0.46
Полированная нержавеющая сталь при 100 оС	0.074
Полированный алюминий при 100 оС	0.031
Полированное золото при 20 оС	0.025
Полированная медь при 100 оС	0.020
Полированное серебро при 20 оС	0.015