Закон Кірхгофа

Відношення випромінювальної здатності тіла до його поглинаючої здатності при при тепловій рівновазі не залежить від природи тіла і дорівнює енергії випромінювання абсолютно чорного тіла при тій самій температурі. Закон справедливий для абсолютно чорного тіла при тій самій температурі

,

де поглинаюча здатність у вузькому діапазоні довжини хвиль; випромінювальна здатність у вузькому діапазоні довжини хвиль, Вт/м²; енергія випромінювання абсолютно чорного тіла у вузькому діапазоні довжини хвиль, Вт/м².

Із закону Кірхгофа видно, що поглинаюча здатність сірого тіла А рівна степені чорного тіла . Тіло, що випромінює енергію в певному діапазоні довжин хвиль здатне поглинати енергію в цьому ж діапазоні.

На основі розглянутих вище законів випромінювання можна порахувати кількість теплоти, що передається тепловим випромінюванням між тілами. Теплота, що передається тепловим випромінюванням від тіла із значно меншою площею теплового випромінювання і більшою температурою до тіла із більшою площею поверхні поглинання і меншою температурою і випромінююче тіло знаходиться всередині поглинаючого підраховується за формулою

,

де площа поверхні випромінюючого тіла, м² ; площа поверхні поглинаючого тіла, м²; абсолютна температура випромінюючого тіла, К; абсолютна температура поглинаючого тіла, К; коефіцієнт випромінювання випромінюючого тіла, Вт/(м²·К⁴).

Для розрахунків інших задач теплового випромінювання необхідно користуватися рекомендованою літературою з відповідними назвами розділів.

Процеси теплопередачі

Теплопередача—передача теплоти від одного рухомого середовища до іншого через нерухому стінку.

Фізична модель теплопередачі через трьохшарову плоску стінку

Д ано трьохшарову плоску стінку з товщинами в метрах. відповідно коефіцієнти теплопровідності шарів стінки, Вт/(м·К).

В протилежних напрямках вздовж стінки рухаються гарячий теплоносій (гріюче середовище) зліва і справа—нагріваєме середовище.

Густина теплового потоку, направлена по нормалі до повздовжньої осі стінки, Вт/м².

температури гарячого і холодного теплоносіїв, ºС.

коефіцієнти тепловіддачі конвекцією від гарячого теплоносія до стінки і від протилежного боку стінки до холодного теплоносія, Вт/(м²К);

температура кожного шару стінки на їх межах, °С.

Якщо припустити, що в процесі тепловіддачі від гарячого теплоносія до нерухомої стінки рівна кількості теплоти, що передається через перший шар трьохшарової стінки, рівна кількості теплоти через другій шар і рівна кількості теплоти через третій шар, рівна кількості теплоти , що передається тепловіддачею справа від стінки до середовища, яке нагрівається.

То на основі попередніх принципів можна записати наступні рівняння

коефіцієнт теплопередачі. коефіцієнт термічного опору, величина обернена .

Теплопередача через циліндричну стінку

О собливість теплопередачі полягає в тому, що теплота, яка передається від гарячого середовища в середині циліндричної труби до холодного омиваючого середовища зовні ніби розширяється, оскільки внутрішня площа поверхні теплопередачі менша, ніж зовнішня.

Для такого випадку густина теплового потоку , що передається теплопередачею від гарячого теплоносія всередині труби до холодного зовні підраховується за формулою

,

де лінійний коефіцієнт теплопередачі через трубу довжиною один метр, Вт/(м·К) і визначається за формулою:

,

де коефіцієнти тепловіддачі конвекцією від гарячого теплоносія до внутрішньої стінки і від зовнішньої стінки до холодного, Вт/(м²·К); коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки труби, Вт/(м·К); внутрішній і зовнішній діаметри труби, м.