В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Найдем плотность результирующего патона. Для этого из (17-16) выразим температурные перепады: (17-17) При стапионарнам тепловом режиме имеет место равенство ЧЬ ее Чее,:е — - ° =Ч л. е щ!.ен. Тогда суммирование уравнений (17-17) приводит к соатгюшенпю Отсюда плотность патака результир>ющего излучения Чщ,ю — с.Ап ы, [((щб)* — ~-,~~) ], (17-18) где приведенная паглощательная способность дли рассматриваемой системы тел с экранами выражается зависимостью ! Аь.
е! е = Преобразуем эту зависимость, используя соотношение (17-10) применительно к каждой иэ систем а, б, в ... Тогда Л,. П.=(.Е, +Л вЂ”...— 1)+[Ам+А —.— !)+".+(Л— „) А, — ') 383 ыли ~Д + ~+~~А~ ~+гд ~+ +~А ) Последняя зависимость может быть записана в окоичателыюм виде: (17-!9] где Аьа — поглощательная способность системы тел 1 и 2 при отсутствии экранов. Под знак сумыы вошла величина, характеризующая тепловое сопротивление, обусловленное наличием экранов, С увеличением числа экранов зто сопротивление возрастает.
В щством случае, когда имеет место равенство Асы=Аыы ". =А .ь система уравнений (17-17) приволится к аависимости (17-20) Из нее следует, что плотность патока результнрую!него излучения при использовании и экранОв. устанавливаемых на нути движения лучистой энергии, уменьшается В (л-1-!) раз. Этот же результат можно получить непосредственно из (!7-18). Вместо приведенной поглощательиой способности в зависимости (17-!8) может быть введен приведенный коэффициент излучения: сг,ю,—.Ац „,с, =~ — +~( —.— )] =! (17-21) Полный поток результирующего излучения получается путем умножения плотности этого потока иа поверхность тела. Из полученных расчетных аависиыостей следует, что расстояние Зкранов от нагретой поверхности тЕла 1 на величину результирующего потока излучения влияния не оказывает.
Искомые температуры экранов находятся иа уравнений (17-!7), .в которых щьзв является уже найденной величиной: Для расчета полного результирующего потока необходимо еще учесть пЕренос тепла путем теплопровопности и каивекции через среду, заполняющую пространство между экранами. 384 С уменьшением расстояния между телами и зкранаыи н умеяьшепиеы давления среды этот перенос тепла уменьшается.
Если газовая среда находитсн под низким давлением, то таквя многоэкранная система может бььть использована в качестве надежной тепловой защиты (экранная иаоляция). ы.з. ноэюмицмент ижжчнния ижздых тая и ыатоды аго опаадяяянмя Для определения результирующих потоков излучения необходимо располагать данными по «озффтпшнтам излучения. Коэффициент излучения является сложной функцией, завксящей пт природы излучающего тела, его температуры, состояния поверхности, а для металлов — от степени окисления этой поверхности.
Для чистых металлов с полированными поверхностями коэффициент излучения имеет низкие значения. Так, грп теипературе 100'С коэффициент излучения по отвошеишо к его величине для абсолютно черного тела не превыпгает 0,1. Металлы характеризуются высокой отражателыюй способностью, так как нз-зь болыпой элгктропроводносгн луч проникает лишь на небольшую глуб»ну. Дли чнстых металчов ьозффнцнеи~ излучения меже~ быть найден теоретическим путем. Относительный коаффицнент (степень черноты) полного нормального излучения для ивх связан с удельным электрическим сопротивлением р, зависимостью з„=3,493гуь~ г и), где р, — удельное сопротивление при 0'С, Ом-ммз/и. Существуют данные для я металлов, полученные опытным путем 1Л. 44, 21). С появленнем оксвдиых пленок ва поверхности металлов степень черноты резко увеличивается и может принимать значения О,б и выше (Л. !34, 139).
Сплавы металлов имеют более вьгсокую степень черноты. Степень черноты полупроводниковых материалов при 100'С более 0,8. Тугоплавкке соединеии» (карбиды, бориды, силициды) имеют степень черноты порядка О,б и выше. Коэффицвевты излучения диэлектриков выше, чем чистых металлов, и обычно уыеньшаются с увеличением температуры. Поглопгательная способность зависит от тех же факторов, от которых зависит степень черноты. Кроме того, она заввсит от природы падающего излучения.
Поэтому непосредственно измеренная величина степени черноты может отличаться от непосредственно измеренной величины поглощателыгой способности для того же тела прн одинаковых условиях. В большинстве пралтичегких случаев это различие незначительно в возможно определять значения поглощательнай способности А по данным о степенях черноты. Обычно в опытах иамеряется относительный коэффициент излучения, так как непосредственное измерение поглощательнай способности свпзано со значительными трудностями. Опытное исследование интегральных коэффициентов излучения твердых тел может быть проведено гледующямв методами: радиационным, калорнметричесюгм, методом регулярного режима в методом непрерывного дагревания с постоянной скоростью.
Во всех методах перенос тепла эа счет теплопроводности и конпекции должен быть пренебрежимо мал по сравнению с излучением. А. Радиационный метод Радиационный метод является относительным методом. Он основав на сравнении излучения исследуемого тела с излучением абсолютно чернота тела или Лругога тела с известным коэффициентом излучевия (эталона). Для воснрнития лучистой энергии служит приемное устройство, внутри которого помещается дифференциальная термапара.
Один из сваез термопары воспринилгает излучение, падающее с нсследуемаго тела; лругов — с поверхности эталонного те!та. Результирующий поток излучения определяется гго герма-з. д. с. диффереядяальвой термопары, измеряемой тальванометром. Козффвцпент излучения исследуемого тела, имеющега зид плоской поверхности, вычисляется по соотношению (17-9). которое можно записать так: Отсгода (17-27) где е — козффициент излучения, Вт/(м'Кг). Постоянная прибора й определяется нз предварительных тарнровочиых опытов, з иоторых вместо Исследуемого тела попользуется эталон: алесь ~р, сь — отклонения гальванометра в опытах соответственно с исследуемым телом в эталоном; Ть Т, †абсолютные температуры; Тз †абсолютн температура приемника излучения, К [Л. 44, 139, !43). Б. 7(омтриметричеекед метод Калориметрнческпй метод основан на непосредственном измерении потока результирующего излучения, поэтому он атноситсн и абсолютным методам.
Коэффициент излучения определяется также из зввисимасти (17-9): С = — Рга Форма исследуемого образца может быть различной. Необходимо при этом, чтобы поверхность системы, в которую помещается обрааец, была значительно больше поверхности образца или имела ноэффициецт иалученпн, блнзкнв к коэффициенту излучения абсолютно черного тела [Л. !39, 210ь В.
Метод регрлерного теллоааго режиме В основу определения коэффициента излучения кладется завгюимасть (3-93] для В1 ЛО,! и Ро)О,Згь0,5 а= (17-24] где С вЂ” полная теплосмкость исследуемого образца; Р— его поверхность. Если образец участвует лишь в лучистом (радиационном) теплообмепе, то коэффициент теплоотдачн будет равен радиационному коэффициенту теплоотдачи, онределяемому из соотношения (17-25) Тогда, подставлня значение ав в зависимость (17-2ч), получаем следующее расчетное уравнение для определения коэффициента пзлученвя: С с=ш —., л( ' где теь(пературный фактор ), Кз, равен: (й)'-( — )' с учетом того, что щ э выражается по зависимости (17-23).
Уравнение (17-20) показывает, что опыты сводятся к определению темпа охлаждения образца в порядне, обычном для регулярного теплового режима ($3-10). (17-26) Г. Метод лагргашшя с лосгоянной скоростью Этот метод также относится к регулярному режиму. В отличие от предыдущего жтода, в котором охлажденве образца проводится прп постоянной температуре окружающей среды, в рассматриваемом магия ле оиа меняется во времени с постоянной скоростью. Опмты проволятся при Ро)0.3 —:0,5. Опытный образец простой геометрической формы (например, в виде пустотелого цилиндра) помешаетси в толстостенный кожух, внутреннне размеры которого мало отличаются от внешних размеров обрааца.
В небольшом зазоре между ними создается низкое давление среды, в кОторОЙ перенос теплоты за счет теплопроводности и канвекцнн отсутствует. Система образца с блоком нагреваетси с постоянной скоростью (д1/дт=сопз1). Кщв)фвциент излучения определяется кэ зависнмостн (17-12) й,„,=с,,Г, (~,щ) - ( — щ) ~. (17-23) где 7~ и Тз — температуры образца и блока. Поток результирующего изиучения переделается по массе 6, удельной тсплоемкости сз и скорости нагревания д1/дт образца: (17-хз) Тогда приведенный коэффициент излучения для систечы чобразец — кожуха моигно найти в зависимости (ы)'-(тв) а затем — искомое значение коэффициента излучения образца с, при заданном коэффициенте излучения блока сь л 337 ет-э. теплООБмен излэчением мыклу телОм и его ОБОЯОчкОЙ А.
Иалрчаюя!ая сисгела беа зкракоз О А, А, А,+(А )тз Потоки собственного излучения могут быть выражены по закону Стефана — Вольцмана через заданные температ)ры (),=Р, ( — „' ) СЛН Я,=Р,~ — „' )С,э,. (!7-34) Подстагляя формулы (!7-34) в (17-33), получаем: с ((геп) А Š— (!М!) ! Тть1 Для определения неизвестной величины р., положим временно, что температуры тел ! и 2 одинаковы (Тг=Тз).
В этом случае !коз=О. 333 (17-33) рассмотим деа тела, из которых одна находится в полости другого (рнс. 17-4). Тело 1 — выпуклое, а тело 2 — вогнутое. Они имеют ааданные размеры Ре и Рз, ноглощательпые способности А, и Аз, степени черноты ет и еь а также температуры Т, и 7ь причем 7)~Ть Для определенна искомой величины результирующего потока излучения используем зависимость (1б-21). При наличии диатерл!ичной промежуточной среды можно запасать: Гзьэ=-!2 З Р з() Е (17-31) где Ецг — средний угловой коэффициент излучении. ()н характеризует часть потока эффективного излучения, которая попадает со второго тела иа первое по отношению И полному потоку эффективного излучения второго тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
