Глава 9 Лучистый теплообмен § 9.1. Основные понятия и определения
Основные понятия, определения и закономерности лучистого теплообмена вводятся без использования дискретных микроскопических характеристик процесса. Лучистый теплообмен иначе называют тепловым излучением.
Лучистой энергиейназывают энергию колебаний электромагнитного поля в интервале длин волн от 0,8 мкм до 40 мкм (тепловой диапазон излучения или инфракрасный, ИК-излучение).
Лучеиспускание - процесс превращения внутренней энергии тела в лучистую энергию. Энергия выходит через поверхность тела в окружающую среду. Лучеиспускание зависит от температуры и физических свойств тела.
Перенос лучистой энергии - процесс распространения лучистой энергии в пространстве. Характер переноса лучистой энергии зависит от физических свойств среды и спектрального состава излучения. Энергия может частично поглотиться, отразиться и частично пройти сквозь тело.
Поглощение - процесс превращения во внутреннюю энергию части лучистой энергии, попавшей на тело.
При отражении лучистой энергии возможны два варианта:
1) диффузное отражение - отраженная энергия распространяется равномерно по всем направлениям в пределах полусферы;
2) зеркальное отражение- осуществляется по законам оптики.
Лучистый теплообмен - совокупность процессов испускания, переноса, поглощения, отражения и пропускания лучистой энергии в системе нескольких тел при наличии среды или в вакууме.
Интегральный лучистый поток - количество энергии, испускаемой во всем диапазоне 0 <<и проходящей через поверхностьF.
E [Вт/м2] - интегральная плоскость полусферического излучения - интегральный поток лучистой энергии, проходящей через единицу поверхностиFво всех направлениях полусферического телесного угла.
Рис.9.1.
;
[Вт/м3] - спектральная или
монохроматическая плотность
полусферического излучения (для излучения
с длиной волны).
E
- угловая плотность полусферического
излучения в направлении
,составляющим с
нормалью к поверхности
угол
(рис.9.1).
Лучистые потоки тепловой энергии при переносе (рис.9.2):
Епад- энергия, падающая на облучаемое тело;
Епогл- энергия поглощенная телом;
Еотр- энергия, проходящая без поглощения через тело;
Епрох- энергия, проходящая без поглощения через тело;
Есоб- собственная энергия, излучаемая телом и определяемая его температурой;
Ерез- результирующий поток энергии, равный разности между приходом и расходом лучистой энергии;
Е
Рис.9.2.
Коэффициенты: поглощения -
;
отражения -
;
пропускания - 
:
,
- лишь при одной длине(
).
Абсолютно черное тело - тело, у которогоA= 1,R= 0,D= 0.
Серое тело - непрозрачное тело, коэффициент поглощения или отражения которого находится между 0 и 1 и не зависит ни от направления, ни от спектрального состава.
Прозрачным (диатермичным) телом называется тело, у которогоD= 1, а остальные коэффициенты равны 0.
Белое тело - диффузно отражает все падающее излучение, ничего не поглощая и не пропуская (R = 1;A = 0; D = 0).
§ 9.2. Основные законы лучистого теплообмена (из курса общей физики)
1. Закон Планка.
2. Закон Вина.
3. Закон Стефана-Больцмана.
4. Закон Ламберта.
5. Закон Кирхгофа.