Теория тепломассообмена Э.Р. Эккерт Р.М. Дрейк под ред. Лыкова (1013696), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Когда надо по показанию пирометра определить истинную температуру, необходимо либо знать излучательную способность поверх~ности, ли~бо увеличить ее искусственно до значения, равного 1. В противном случае регистрируется кажущаяся температура, которая не совпадает,с истинной температурой,,В пи~рометрии используется,ряд по-разному определяемых кажущихся температур, Интегральная температура излучения Т~ — эпо температура абсолютно черного тела с та~кой же общей и~нтенсивностью излучения,,как и поверхность, на которую ~направлен пирометр, Из определения следует соотношение между Т, и действительной температурой поверхносги Т: аТ, = еаТ'> или Т = Т,1 Уз, (14-41) где е — излучательная способность ~поверхности.
Для металла с излучателыной способностью е=0,05 кажущаяся температура общего над~учения равна только пример~но половине дейспвителыной температуры. Кажущаяся монохроматическая темпер а ту;р а ҄— это температура абсолютно черного тела, которая |при определенной длине волны в видимом, интер- 523 Вале (обычно при Х„=Оббб мк) имеет такую же интеисийность излучения, как и !раааматриваемая поверх!ность. Соглаано этому определению л †' т Г с,лл,тл л, снл,т =е е ' — ! е' ' — 1 При температурах, встречающихся в технических измерениях, первый член в знаменателе данного уравнения' велик по сравнению с 1, поэтому единицей можно пренебречь, не вызвав ошибки, которая превысила бы допустимую точность.
Это уравнение может быть преобразовано в следующее: 1 1 'лт — = — + — '1пе,, (! 4-42) где е„означает монохроматичеакую излучателыную способность поверхности. Из уравнения видно, что кажущая ся монохроматичвская темиература всегда ниже действительной температуры. То же самое справедливо для интегральной температуры излучения.
Для металлов, которые имеют особенно,низкую излучательную способность, елт обычно больше а. Монохроматичвская температура в этом случае (для металлов) ближе к истинной, чем интегральная температура излучения. Цветов а я т ем пер а тур а Т, определяется как температура, .при которой черное тело имеет такое же отношение и~нтенсивноатей излучения при двух определввных длинах волн в видимом интервале, как и рассматриваемая поверхность.
Обычно, используются длины ~волн красного (Х„=0,665 мк) и зеленого (Хе=0,544 мк) цветов. Вообще говоря, цветовая температура — это температура, при которой кажется на глаз, что излучающее черное тело имеет тот же цвет, что и рассматриваемая поверхность. Из этого определения следует, что "Г Цветовая температура для серой поверхности, для которой излучателыная способность не изменяется с длиной волны (е„= е„„), равна истинной температу!ре. Для большинства поверхностей цветовая температура ближе к истинной температуре, чем другие кажущиеся температуры. 524 На рис.
14-19 н !4-2О изображены наиболее распространенные пнрометры. Пирометр интегрального излучения (рис. !4-19),цри помощи фронтального покрытого золотом зеркала а фокусирует излучение, идущее от поверхности з на термоэлектричеакой батарее Ь, и измеряет электрический ~потенциал, генерируемый в батарее прн помощи милливольтметра с. Диафрагма с( не ~позволяет случайному Рис, 14-!9.
Пирометр для измерения общего излучения (по Э. Шмидту). Рис. 14-20. Оптический пирометр. излучению попадать на термоэлектрическую батарею. Этот пиромет1р измеряет кажущуюся температуру интегральносо излучения. Оптический пирометр с тонкой металлической нитью по существу является телескопом (рис.
14-20). Его объектив а, будучи направленным на излучающий предмет Ь, создает изображение с в плоскости, где расположена нить накала маленькой лампы Е Через окуляр е и цветной фильнр ! глаз одновременно наблюдает изображение предмета с и нить накала лампы. Тем- 525 пература,нити изменяется путем включения сопротивления д в цепь, которая нагревает лампу. Оно вводится до тех пор, пока интенсивность излучения (яркость) нити станет равным кажушейся интенсивности излучения (яркости) изображения.
Ток накала нити, регистрируемый измерительньзм прибором й, соответственно калиброван~ны~м, является показателем интенсивности излучения пред~мета. Прн помощи дымчатого стекла кажущейся интенсивности можно придать такую величину, к которой человеческий глаз наиболее чувствителен. Обычно цветной фильтр являепся красным (Х,=0,665 мк) и п~рнбор ~регистрнрует кажущуюся монох~роматическую,температуру.
Ц~ветовая температура может быть измерена, когда пнрометр дополнительно снабжен зеленым фильтром Хк. Цветовую температуру Т, с температурой T„„!регистрируемую с помощью кра~сного фильтра, и величину Т„~, ~регистрируемую с помошью зеленого фильтра, связывает следующее соотношение: (~)л,т„) — (Цл т„) (14-44) Для определения истинной температуры пирометрическнм методом требуется знать величины излучательной способности поверхности нли приблизить нзлучательную способность к единице.
Это часто можно сделать, наблюдая дно отверстия, просверленное в поверхности, п~ри помощи пнрометра. Температуру пламени нли излучающих газов чаще всего измеряют методом об~ращенных спектральных л н н и й. Этот метод основан на законе Кирхгофа. Путем добавления очень малого количества натрия газ делают светяшимся в желаемом месте. Если на газ смотреть прн помощи спектроскопа, можно наблюдать ярко-желтые линии натрия. Поместив с одной стороны окрашенного натрием пламени абсолютно чер~ное тело и наблюдая с помощью спектроскопа, установленного с другой стороны пламени, черное тело, будем видеть непрерывный спектр излучения. На фоне этого спектра в случае, когда темпе,ратура пламени ~выше температуры черного тела, линия натрия в спектре будет более светлой, чем фон и, наоборот, более темной, чем фон, если температура черного тела выше.
Когда температура газа и черного тела одинакова, линии исчезают, так как в этом случае 526 пламя поглощает как ~раз столько излучения фона, сколько оно излучает (закон Кюрхгофа). Измерение температуры абсолютно черного тела в этом случае показывает температуру газа в месте, содержащем натрий, который виден при помощи ~пирометра. 14-8. СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В нашем ~распоряжении находится огром|ный источник энергии,в виде солнечного излучения, и сейчас делаются попытки найти способы эффективного его использования.
Например, в настоящее время в различных исследовательских центрах изучается возмончность использовать эту энергию для обогрева домов. Данный раздел юннги посвящен краткому рассмотрению вопросов, касающихся солнечного излучения. Излучение Солнца подобно излучению «абсолютно черного» юруглого диска с температурой, ра~вной 5 000'С. Лучи, идущие от какой-либо точки на Земле к двум противоположным точкам на окружности Солнца, образуют угол,,равный 32 мин, или 0,00931 рад. Вследствие высокой тем1пературы максимальная интенсивность излучения обнаружена при длине волны 0,5 мк.
Приблизительно половина излучения имеет место в видимом интервале, а остальная часть — в инфракрасном интервале приблизительно вплоть до 3 мк. Часть солнечного излучения, направленного к Земле, поглощается, отражается или преломляется атмосферой, а остальная часть достигает поверх~ности Земли. В среднем ежегодно Землей поглощается приблизительно 43% излучения, идущего от Солнца (27% непосредственно и 16% в виде ~расгсеянного солнечного излучения); 42% отражается или преломляется обратно в пространство от облаков воздуха и отражается от поверхности Земли; 15% поглощается атмосферой. Количество солнечного излучения, которое падает,на единицу площади поверхности,:нормальной к излучению Солнца и ~расположенную за Орвделами атмосферы, не зависит от положения на Земле или от времени дня и поэтому часто называется с о л~и еч н о й п о ст о я н н о й.
Оно, однако, изменяется до некоторой степени в течение года, так как зависит от ~расстояния до Солнца. Количество этого излучения составляет 1101,5 ккал/мз ч в ян|варе и 1174,7 ккал/мэ ч в июле. Поглотители солнечного излучения часто имеют положение, которое определяется относительно поверхности Земли. Солнечное излучение падает на 527 такую поверхность под углом, который изменяется в течение дня,и года. Если поглощением излучения в атмосфере пренебречь, то количество излучения, попадающего на единицу такой поверхности, можно подсчитать по углу между нораиалью к 1поверхности и |направлением солнечных лучей.
На .рис. 14-21 предста~илоны,результаты такого подсчета для горизонталнной и вертикальной поверзоностей, обращенных к югу, как функция геопрафической широты и времени года 1Л. 2741. Интересно опметить два факта. угар 'и вгое 'о гере М лгрр Ь' Ч бззб Ъ, 4ЗЗВ забб ,ч ЗГИГ ч голле бергоанаое нор, обраагоннан а югр 4б Яб' .г' 4б' Горнаонта ленао имое лбе сент Онт иаеб 1ген рнб амбр юоит лор юан июне июне В течение зимних месяцев, когда 1необходима солнечная энергия,для обогрева, вертикальная поверхность в изгтервале широт, в которые входят США,,получает значительно больший поток энергии, чем горизонтальная.
Этот поток энергии не меняется сколько-нибудь заметно с географической широтой. В действительности это количество энергии не может быть использовано, так как часть сол|нечного излучения поглощается в атмосфере или отражается и преломляется назад ~в пространство. Поглощение п~роисходит в чистом воздухе, главным образом благодаря озону и водяным парам. Дополнительное ~поглощение вызьгвается частичками пыли. Послед~нее, конечно, в большой степени зависит от положения. Величина, на которую сод~печное излучение уменьшается благода1ря поглощению, также зависит от 528 Рис. 14-21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
