Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Закон Стефана — Больцмана. Закон определяет для абсолютно черного' тела зависимость интегральной плотности потока излучения от температуры. Хотя искомое выражение для Е, определяется просто 193 Теплоотдача при конденсации лара $2.11 Нввмввоввннв материале Алюминий: полированный шероховатый окнслениый при 600 'С Вольфрам полированный Вольфрамовая пить 0,039 †,057 0,055 0,11 — 0,19 0,04 — 0,08 0,11 — 0,16 0,39 0,03 — 0,% 225 †5 26 200 — 600 40 — 540 540 — 1100 2800 40 †33 Вольфрамовая иитгь быв|пая а употреблении Железо: 0,144 — 0,377 0,242 0,736 0,78 — 0,82 0,87 — 0,95 0,52 — 0,56 425 — 1020 20 100 125 †5 925 †11 770 — 1040 полированное свежеобработаииое наждаком окисленное окисленное гладкое литое необработанное Стальное литье полированное Сталь: 940 — 1100 200 — 600 25 0,55 — 0,61 0,80 0.82 листовая шлифованная окисленная при 600 'С листовая с плотным блестящим слоем окиси Чугун: обточенный окислеиный при 600'С Окись железа Золото, тщательно полированное Латунная пластина: прокатаииая с естественной поверхностью прокатаииая и обработанная грубым наждаком тусклая Латунь, окисленная при 600'С Медеи 830 — 990 200 †6 500 †12 225 †6 0,60 — 0,70 0,64 — 0,78 0,% — 0„95 О,О!8 — 0,035 0,06 0,20 50 — 350 200 †6 0,22 0,6! — 0,59 80 — !! 5 22 0,018 †,023 0,072 тщательно полированная, электролитиая торговая, шабренная до блеска, ио ие зеркальная окисленная при 600 'С расплавленная Окись меди Молибден полированный 200 — 600 1075 †12 800 — НОО 40 — 260 540 — 1100 725 — 2600 0,57 — 0,87 0,16 — 0,13 0,66 — 0,54 0,06 — 0,08 0,11 — 0,18 0,096 — 0,2н9й Молибденовая нить Никель: технячсскн чистый, полированный окислениый при 600'С Никелированное травленое железо, иеполнрованиое Никелевая проволока Окись никеля Хромоиикель Олово, блестящее луженое листовое железо Платина: 225 †3 200 †6 20 0.07-4],087 0,37 — 0,43 0,11 185 †10 650 — 12% 125 †10 25 0,096 — 41, 186 0,59 — 0,86 0,64 — 0,76 0,043 †,064 0,054 †,104 0,12 — 0,17 0,036 †,192 0,073 †,182 0,09 — 0,12 225 †6 925 †11 25 †12 225 — 1375 0 — 100 ~ полированная пластина лента нить проволока Ртуть очень чистая 13 — 773 Таблица 231 Коэффициенты полного нормального теплового излучения для различных материалов Основы телла- и моссообмена Равд.
2 Продолжение табл. Наименование матернала ц с Свинец: 0,281 0,63 0,0!98 — 0,0324 0,08 — 0,26 25 200 225 — 625 100 — 1000 225 — 325 400 0,045 — 0,053 0,1! 28 24 24 40 — 370 19 0,228 0,276 0,96 0,93 — 0,945 0,924 0 — 100 20 20 20 0,95 — 0,963 0,903 0,895 0,932 20 0,93 100 1100 1100 0,80 0,85 0,75 0,8 — 0,9 белый змалевый, на железной шероховатой пластине черный блестящий, распыленный на железной пластине черный матовый белый 0,906 23 0,875 40 — 95 40 — 95 0,96 — 0,98 0,80 — 0,95 Шеллак: черный блестящий, иа луженои железе черно-матовый Масляные краски различных цветов Алюминиевые краски различной давности н с переменным содержанием А! Алюминиевый лак по шероховатой пластине Алюминиевая краска после нагрева до 325'С Мрамор сероватый, полированный Резиновая твбрдая лощеная пластина Резина мягкая серая шероховатая (рафинированная) Стекло гладкое 0,821 0,9! 0,92 — 0.96 0,27 — 0,67 21 75 — 145 100 100 0,39 0,35 0,93! 0,945 0,859 20 150 †!5 22 23 24 0,937 22 Сажа: 95 — 270 100 — ! 85 40 — 370 21 !25 †6 1040 †14 22 ГΠ— 88 !9 0,952 0,959 — 0,947 0,945 0,9!О 0,8! — 0,79 0,526 0,924 0,91 0,897 свечная копоть сжидкии стеклом ламповая толщиной 0,075 им и больше Толь Уголь очищенный (0,97р золы) Угольная нить Фарфор глазурованный Штукатурка шероховатая известковая Эмаль белая, приплавленная к железу серый окнслениый окислениый при 200'С Серебро полированное чистое Хром Цинк (99,1%): полированный окислеииый при 400 С Оцинкованное листовое железо: блестящее серое окисленное Асбестовый картон Асбестовая бумага Бумага тонкая, наклеенная иа металлическую пластину Вода Гипс Дуб строганый Кварц плавленый шероховатый Кирпич: красный шероховатый, но без больших неровностей динасавый неглазурованный, шероховатый динасовый глазурованный шероховатый шамотяый глазурованный огнеупорный Лак: $ 2.13 Теллообмгн между телами, раздгленньили нрозра»ной средой 196 суммированием (интегрированием) энергии по спектру закона Планка ьь ь Еь = ( Еов, йй = ( Ео» й», 3 б исторически ьто соотношение было найдено экспериментально (Стефаном) и теоретически (Больцманом) еще до открытия закона Планка: (2.
188) Для некоторых технически важных материалов првмерные значения е приведены в табл. 23!. В ответственных случаях рекомендуется значение в определять экспериментально (см. 9 9.6). Более детальная характеристика излучающей поверхности — снектральный коэффициент теплового излучения ед = еа (т)/есх (т) нли е„= Е» (Т)/Ео„(Т) (2.189) Е = еоТв получается из сравнения монохроматических потоков излучения данного тела и абсолютно черного тела при фиксированных температуре и длине волны или частоте.
Закон Кирхгофа. Закон устанавливает численное равенство спектральных величин коэффициентов теплового излучения н поглощения: Аг„— — ех иди А» — — г„. (2.!90) Строго равенства (2.190) доказываются для условий термодинамического равновесия (тело и окружение находятся при одной и той же температуре, лучистый тепло- обмен отсутствует). Однако физические представления о процессах испускания и захвата квантов энергии дают основания считать равенства спектральных величин (2.!90) приближенно правомерными и для многих неравновесных ситуаций, в которых состояние вещества в том реальном поверхностном слое, где формируется собственное излучение и протекает поглощение, можно характеризовать определенной температурой, н которой и относится зто равенство.
13» Ев = оТв, (2. 186) где о = 5,67.10-в Вт/(мв К') — постоянная Стефана — Больцмана. Собственное излучение реальных тел ' Е(Т) можно представить как долю от излучения абсолюшю черного тела при той же температуре е(Т) = Е (Т)/Еь(Т), (2.187) где е(Т) — интегральный коэффициент тенлозого излучения тела (а(1), зависящий от материала, состояния поверхности и температуры. Для многих технических поверхностей зависимость з от температуры достаточно слабая, так что соотношение (2.187) дает удобную формулу для расчета излучения реальных тел Средние по спектру (интегральные) величины А и в равны между собой А=э (2.!91) только в условиях термодииамнческого равновесия. Соотношение (2.191) выражает закон Кирхгофа для интегральных характеристик.
В неравновесных условиях равенство (2.191) имеет место только для так называемой модели серого тела, у которого спектральные коэффициенты теплового излучения и поглощения не зависят от частоты (длины волны); они одинаковы в любой части спектра. Поэтому для такого тела А, А; е» е н в силу (2.190) А = е.
С известным приближением некоторые технические поверхности можно считать серыми. Модель серого тела существенно упро. щает вычисления и поэтому широко применяется в приближенных инженерных расчетах. Закон Ламберта устанавливает, что интенсивность излучения на поверхности абсолютно черного излучателя ие зависит от угла и направления. Следствием этого является выражение, дающее распределение энергии по направлениям; Š— =- — соа <р. (2, 192) йрйю м Выражение (2.192) определяет поток энергии Г), излучаемый единичной площадкой поверхности р внутри единичного телесного угла ю в направлении, расположенном под углом ю с нормалью к поверхности. Тела, излучение которых подчиняется закону Ламберта, называют диффузными излучателями. Излучение реальных твердых тел, как правило, ие подчиняется закону Ламберта.
Металлы имеют максимум интенсивности при углах <р, равных примерно 40 — 80', т.е. при наблюдении поверхности под значительным углом. Напротив, диэлектрики дают наиболь. шую интенсивйость излучения в направлении нормали н весьма малое значение при больших углах о. Однако в инженерных расчетах эти осложнения часто обходят и не учитывают; с целью облегчения анализа реальные поверхяости трактуются как диффузные излучатели. 2.13. ТЕПЛООБМЕН МЕЖДУ ТЕЛАМИ, РАЗДЕЛЕННЫМИ ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДОЙ тлзл. постановка злддчн и овщни МЕТОД РАСЧЕТА При проведении инженерных расчетов лучястого теплообмеиа между телами, разделенными прозрачной (диатермичной) средой, приходится вводить ряд упрощений.
Наиболее широко распространено предположение о том, что поверхности излучения— серые, их эффективное излучение является Равд. 2 !9Е Основы тепло- и маггаобмгнп диффузным и характеризуется неизменной плотностью на иэотермических участках новерхяостей системы. В этом приближении для проведения расчетов требуется минимальная исходная информация; необходимо знать интегральные коэффициенты теплового излучения поверхностей системы и размещение тел в пространстве.
Типовая задача. Имеется замкнутая система ' известной геометрии, состоящая из »у изотермических поверхностей, имеющих температуры Т» и коэффициенты теплового излучения а» (» = 1,2, ..., 5»). Требуется рассчитать лучистый теплообмеи в такой системе, т.е, найти результирующие лучистые потоки Е„,» для каждой поверхности. Метод решения. Из определений (2.181) и (2.182) величин результирующего и эффективного потоков излучения после исключения величины потока падающего излучения Еа»а Е! А! Ер»я! = — Ез(!! ° (2 ° 193) 1 — А! 1 — А! Это соотношение связывает собственное, эффективное и результирующее излучения данной поверхности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
