45 Билет лучистый теплообмен

 

— теплообмен между поверхностями (в помещениях), обусловленный их тепловым излучением. Лучистый теплообмен является важнейшей составляющей теплового режима. Совместно с конвективным и струйным теплообменом он формирует на поверхностях определ. темп-ры, уровень к-рых предопределяет тепловое состояние помещения. Различие темп-р поверхностей, их ориентации и радиац. свойств приводит к возникновению сложной структуры лучистых потоков, отличающихся по характеру, спектр, составу и интенсивности. Воздух помещения при расчете лучистого теплообмена обычно считают лучепрозрачной средой. Незначит, содержание многоатомных газов (водяной пар, уг-лек-та) при малых толщинах (оптических) слоя воздуха в помещении практически не изменяет этого свойства. Огра-нич. диапазон значений темп-р взаимо-облучаемых поверхностей в помещениях (не более 150 С) позволяет заменить по-лихроматич. излучение монохроматич. с одинаковыми длинами волн для всех поверхностей и вместо спектр, излучения перейти к интегральному. Используемые в помещениях материалы обычно обладают высокой поглощат. Способностью (по отношению к длинноволновому тепловому излучению), что дает возможность во многих случаях не учитывать многократное отражение от поверхностей и оценивать эффективное излучение (собств. совместно с отраж.) только по величине собств. интегрального излучения (см. Тепловое излучение поверхности).   Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Закон излучения Кирхгофа — физический закон, установленный немецким физиком Кирхгофом в 1859 году.

В современной формулировке закон звучит следующим образом:

Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

Закон смещения Вина

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

где T — температура в кельвинах, а λ_max  — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.

Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).

Видимый цвет абсолютно чёрных тел с разной температурой представлен на диаграмме.

Излучение газов

Одно- и двухатомные газы практически прозрачны для теплового излучения. Значительной излучающей и поглощающей способностью, имеющей практическое значение, обладают трех- и многоатомные газы. Для теплотехнических расчетов наибольший интерес представляют углекислый газ и водяной пар, образующийся при горении топлива. В отличие от твердых тел, имеющих в большинстве сплошные спектры излучения, газы излучают энергию лишь в определенных интервалах длин волн Δλ, называемых полосами спектра. Для лучей других длин волн вне этих полос газы прозрачны, и их энергия излу­чения равна нулю. Таким образом, излучение и поглощение газов имеют избирательный характер. Если поглощение и излучение энергии в твердых телах происходят в тонком поверхностном слое, то газы излучают и поглощают энергию во всем объеме. Количество поглощаемой газом энергии зависит от числа находящихся в данном объеме микрочастиц газа. Последнее пропорционально толщине газового слоя, характеризуемой длиной пути луча l, парциальному давлению газа р и его температуреТ. Следовательно,