40. Теплообмен излучением между телами.

На основании законов излучения получено расчетное уравнение лучистого теплообмена между телом 1 произвольной формы и поверхностью другого, большего и охватывающего его тела 2

где Q_1,2 – тепловой поток, передаваемый излучением телом 1 телу 2, Вт;

ε_1,2 – приведенная степень черноты тел 1 и 2, определяемая из выражения

F₁ и F₂ – площади поверхностей тел , м²; Т₁ и Т₂ — абсолютная температура поверхностей тел , К.

Такой случай еще называют теплообменом излучением между телом и его оболочкой; внутреннее тело всегда тело 1.

Частный случай рассмотренного теплообмена – теплообмен между двумя параллельными неограниченными стенками. Когда F₁ = F₂ = F, применяют расчетное уравнение теплообмена излучением, а приведенная степень черноты определяется из выражения

Уравнение можно использовать для расчета лучистого теплообмена между двумя телами любой формы и произвольного их расположения, только в каждом частном случае для определения приведенных степени черноты и поверхности (для ε_1,2 и F_1,2) имеются свои расчетные выражения. Для уменьшения лучистого теплообмена между телами применяют экраны. Установка одного экрана между двумя параллельными стенками уменьшает теплообмен излучением примерно в 2 раза, установка двух экранов — в 3 раза и т. д., в общем случае при постановке n экранов (степени черноты тел и экранов равны)

(1.198)

где q_(1,2)э и q_1,2 — плотности передаваемого тепла излучением при наличии экранов и без них соответственно. Эффективность экранирования возрастает, если применять экраны из материалов с малой степенью черноты.

Экраны широко применяются для ограждения людей, работающих около поверхностей с высокими температурами, от действия тепловых лучей; для защиты спаев термопар, когда с их помощью измеряют температуру газов вблизи горячих или холодных поверхностей и т. д.

41. Коэффициент лучистого теплообмена. Уравнение Ньютона-Рихмана.

Граничные условия третьего рода. Задается температура окружающей среды и закон теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой.

если ,

где – коэффициент теплообмена, представляющий собой плотность теплового потока подведенного (отведенного) к единице поверхности тела при разности температур между поверхностью тела и окружающей среды 1⁰С, вm/м²град.

Уравнение выражает закон Ньютона-Рихмана. Теплота, воспринятая поверхностью тела, распространяется в нем по закону Фурье. Следовательно, на основании уравнений имеем

Индекс с означает, что температурный градиент относится к поверхности тела. Выражение можно записать в виде :

Уравнение является аналитическим выражением граничных условий третьего рода.