1598005523-7b05f5243326e8b73bf5de9957b05ab8 (Газовые горелки инфракрасного излучения и их применение. А.И. Богомолов, Д.Я. Вигдорчик, 1967u), страница 3

Этим можно объяснить увеличение поглощательной способности тел при увеличении их шероховатости или пористости. При расчетах связанных с лучистым теплообменом, применяются понятия о лучистом потоке Я, энергии излучения Е и спектральной интенсивности излучения 1. Лучистым потоком называется порное количество энергии, излучаемое поверхностью тела Е в единицу времени, т. е. 2 3 0 5 5 7 8 Длина Уолл 5 нл Я = ЕЕ ккал/и.

Рис. 4. Спектральное распределение Эта величина характери- интенсивности излучения абсолютно зует полную мощность излучерного тела 1аазнтрихонанная часть— Энергией излучения на- зывается количество энергии, излучаемой единицей поверхности тела в единицу времени. Е = —. Е Эта величина характеризует удельную мощность излучателя.

Спектральной интенсивностью излучения называется удельная энергия монохроматического излучения, характеризующая спектральную удельную мощность излучателя, т. е. 11ЕЛ 1 = — ккал/м'ч, мк. 12Л Излучение любого твердого тела характеризуется непрерывным спектром распределения энергии излучения по длинам волн, однако сам спектр излучения является неравномерным и различным для разных тел. В основу теплотехнических расчетов прн излучении положены универсальные законы излучения абсолютно черного тела, поглощающего излучения любой длины волны. Распределение интенсивности излучения абсолютно черного тела в зависимости 12 от его температуры и длины волны излучения показано кривыми на рис.

4. Характерными особенностями этих кривых являются: наличие разных максимумов интенсивности излучения для различных температур, резкий спад кривых в сторону коротких волн и пологий спад в сторону длинных волн. Это спра. ведлнво и для применяемых в практике излучателей ' н м газовых с пористыми излучающими насадками), интен. сивность излучения которых показана на рис. б. Ю лила долл 8 мя 7 8 Рис. ч. б. Распределение интенсивности иалучения различных тел 1 — солнце 1>б000' С; У вЂ” ин ан 1 —; — нфранрасная лампа с вольФрамовой 5 — керамический излучатель с темперзтурой па. сти 500 С 5 — раппаторы центра ь ; 4 — темный излучатель с темпера ой и тур поверхноцентральното отоплении с температурой поверхности 08' С Об особенн с о тях спектра излучения газовых горелок ин а- красного излучения с пористыми наса к б ниже.

насадками удет сказано Закон План л чени ка устанавливает зависимость интенс у я для черного тела от длины волны Л и о б нвности изтемпературы Т: и от а солютной 122 1„= — ккал/м'и мк ДЛ Са Л- 1ло с, е — 1 у,т !3' $12 8 д В где 1 — лученспускательная Л вЂ” длина волны. Планк установил, что для ность излучения равна: способность абсолютно черного тела интенснв- где Сл — постоянная, равная 3,22 ° 10 'оккал мо)ч; С,— постоянная, равная 1,44 ° 10 о м "К. Из выражения для !ло видно, что при Л=О и Л=ао !ло=О.

Следовательно, черное тело испускает лучи с различной длиной волны при Т>0. Отсюда следует, что с повышением температуры тела интенсивность излучения увеличивается, достигая известного максимума в интервале между предельными значениями Л = 0 —: оо. При малых значениях ЛТ последнее выражение может быть упрощено. Графическое изображение закона Планка приведено на рис.

4, из которого видно, что каждой температуре Т отвечает своя кривая !ло, имеющая максимум тем больший, чем выше температура. С увеличением Т максимумы !ло смещены в сторону более коротких волн (Л„). Закон смещения максимумов !ло сформулирован Вином до закона Планка. Закон Вина аналитически может быть получен, л! если производную — приравнять нулю и решить полученное оХ уравнение относительно праизведения Л Т. Таким образом, можно получить математическое выражение этого закона.

Л Т~ = 2,9 мк' К = сапе(. Следовательно, длина волны, при которой 1,о, имеет максимум при заданной температуре ТЛ = — ' мк. 2,9 Т Если это выражение подставить в выражение для !гь то максимум интенсивности излучения, пропорциональный пятой степени температуры, резко возрастает с увеличением Т, Пользуясь этим законом, легко определить длину волны„соответствующую максимуму интенсивности излучения абсолютно черного тела. Закон Стефана — Больцмана устанавливает зависимость полной энергии излучения абсолютно черного тела от температуры. Количество энергии, излучаемой черным телом при любой длине волны при данной температуре Т, может быть найдено из выражения о'Ео = Тло о(ЛО если это выражение проинтегрировать в пределах от Л=О до Л= ао. Таким образом, лучеиспускательная способность черного тела О О Е, = Т„1(Л = С, — — о(Л.

! ! ло 1 с Ло е — 1 лт о о ешение этого интегРала может быть получено, если инте- гральную функцию с разложить в следующий ряд е — ! лт Окончательное решение представится в таком виде: Ео = оо То ккол)мо.ч. Числовое значение о, при приведенных выше пос н С! и Со составляет: постоянных оо = 4,96.10 оккал'м' ч.'К'. В еличина о, называется коэффициентом.(или постоянной) излучения абсолютно черного тела. Так как числовое значение по очень мало, а Т велико, то выражению для Ео в технических расчетах удобнее придать вид Ео = Со(0 017)~ где С,=4,96 ккал)мо ч 'К4, Приведенные формулы для Ео представляют математическое выражение закона Стефана — Больцмана.

Закан Стефана — Больцмана остается справедливым и для других тел, которые, как и черные тела имеют неп е ы спек тр излучения. Такие тела, для которых соблюдается закон четвертых степеней Е=С (0,011Т)4, называются серыми телами, ной н а их излучение — серым. Для таких тел отношени с но интенсивности излучения к интенсивности черного излуче- ния при той же длине луча для всего интервала длины волн ат 0 до оо остается постоянным, т, е. тл — = сапе(.

ло Таким образом, спектр серого излучения имеет такой же ха- рактер, как и спектр черного тела. Из этого следует, что степень черноты тела при любой длине волны Е С е= — = — = — С1 гло Ео Со Для идеально серого тела при всех температурах в=сапе( и его энергия излучения Е еЕ = еС,(0,01Т)~„ т. е. она меньше энергии излучения черного тела п"и темпе ат е; е р ур; е (степень черноты тела) — безразмерная опыт-. р той же ная величина, которая меняется от 0 до 1; для ряда материалов значения приведены в табл. 3.

!о Продолжение табл. 3 Таблица 3 е Степень черноты в для различных материалов с в 'с Материааы г в 'с Матери»вы 20 1100 500 †10 0,80 — 0,93 0,75 0,8 — 0,9 50 — 100 20 — 50 400 †10 20 100 125 †5 900 †11 770 — 1040 940 — 1100 800 †10 500 †12 225 †6 0,04 — 0,06 0,06 — 0,07 0,14 — 0,38 0,242 0,736 0,78 — 0,82 0,87 — 0,95 0,52 — 0,56 0,55 — 0,61 0,6 — 0,7 0,85 — 0,95 0,018 †,035 40 — 100 20 40 — 100 0.8 — 0,95 0,87 0,96 — 0,98 20 75 — 150 100 0,82 0,91 0,92 — 0,96 150 †3 20 20 100 †2 20 — 200 20 — 400 20 100 †6 1000 †14 20 10 — 90 0,35 0,93 0,94 0,95 0,96 0,95 — 0,97 0,91 — 0,93 0,81 — 0,79 0,52 0,92 0,91 20 0,06 20 20 — 350 80 — 115 0,2 0,22 0,018 †,023 20 800 — 1100 НОΠ— 1300 700 — 2500 200 — 400 0,07 0,66 — 0,54 0,13 — 0,15 0,1 — О,З 0,07 — 0,09 О,!1 — 0,4 О,! — 0,2 0,52 — 0,86 0,64 — 0,76 20 200 — 1000 500 †!250 125 †10 0,04 — 0,06 0,05 — О,1 0,12 — 0,17 0,036 †,092 0,073 †,182 0,09 — 0,12 0,28 0,02 — 0,03 0,08 — 0,26 0,04 — 0,05 0,23 20 — 50 200 †6 900 †11 25 †12 225 †13 0 — 100 20 200 — 600 100 — 1000 200 †3 30 20 20 40 — 400 0,28 0,96 0,93 — 0,95 0,924 0,95 — 0,98 0,8 — 0,9 0,895 0,932 20 0 — 100 20 20 20 Алюминий полированный » шерохоЬатый Железо полированное обработанное наждаком окисленное » окисленное гладкое литое необработанное Стальное литье полированное Сталь листовая шлифованная Чугун обточенный Окись железа Золото полированное Латунная пластина: прокатанная с естественной поверхностью прокатанная, обработанная грубым наждаком тусклая Медь, тшательно полированная, электролитная Медь шабреная до блеска, но не зеркальная Окись меди Расплавленная медь Молибденовая нить Никель технически чистый, полированный Никелированное травленое жечезо неполированное Никелевая проволока Окись никеля Хромоникель Олово, блестяшее луженое листовое железо Платина чистая, полированная пластина Платиновая лента » нить » проволока Ртуть очень чистая Свинец серый окисленный Серебро полированное чистое Хром Пинк торговый (99,1%) полированный Оцинкованное листовое железо блестяшее Оцинкованное листовое железо серое окисленное Асбестовый картон Асбестовая бумага Бумага тонкая, наклеенная на металлическую пластину Вода Гипс Дуб строганый Кварц плавленый шероховатый 16 Кирпич красный шероховатый » шамотный глазированный .

» огнеупорный, сильно излучаюший Лак белый эмалевый на железной шероховатой пластине Лак черный блестяший распыленный на железной пластине . Лак черный матовый Шеллак черный блестящий на лужеиом железе Шеллак черный матовый . Масляные краски различных цветов Алюминиевая краска посла нагрева до 325' С Мрамор сероватый полированный Стекло гладкое Сажа, свечная копоть Сажа с жидким стеклои Сажа ламповая 0,075 мм и больше Толь Уголь очишенный (0,9% волы) Угольная нить .

Фарфор глазурованный Штукатурка шероховатая известковая Для большинства реальных тел а не постоянно и зависит от температуры, с ростом которой в увеличивается. При нагреве гладких неокисленных полированных поверхностей, имеющих малую степень черноты, вследствие окисления поверхности в интервале температур 200 — 400' С величина е резко увеличивается. Степень черноты шероховатых поверхностей во много раз больше степени черноты гладких полированных поверхностей. Закон Кнрхгофа. Согласно закону Кирхгофа, отношение излучательной способности Е к поглощательной А для всех тел одинаково равно излучательной способности абсолютно черного тела при той же температуре и зависит только от температуры.

Закон Кирхгофа выводится из рассмотрения лучистого теплообмена между абсолютно черной и серой пластинами, помещенными на небольшом расстоянии друг от друга. Температура обеих пластин одинакова, и, следовательно, теплообмен между ними отсутствует, Серая поверхность излучает Е ккал1мэ ч энергии, которую черная поверхность полностью поглощает. Черная поверхность излучает энергию в количестве Ео. Попадая на серую поверхность, эта энергия частично, в количестве АЕ„поглощается, а остальная часть энергии в количестве (1 — А)Е, отражается и полностью поглощается черной поверхностью, т. е.

баланс лучистого обмена можно записать следующим образом: «1 = Š— АЕ, ккал/м'ч. Как указывалось, при одинаковой температуре двух пластин 9=0 и, следовательно„математическое выражение закона Кирхгофа может быть представлено в следующем виде: Е= АЕ, или — =Е,. А Закон Ламборта (закои косинусов). Этот закон устанавливает, что лучеиспускательная способность в направлении под углом Ер (направление излучения составляет с нормалью к излучаемой поверхности угол «р) и лучаиспускательная способность поверхности в нормальном направлении Е„ связаны соотношением: Е = Е„соз«р. Количество энергии, излучаемое элементом поверхности в направлении элемента а«Р, ориентированного под пространственным углом «(Я и «р, определяется по формуле «(1~„= Е„«а соз «ФР«.