Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Это угловне позволяет перенести излучающую поверхность Р, на плоскость, касательную к поверхности трубного пучка (рис. !7-21). В рассматриваемой системе имеются два замкнутых контура АС'СВВ'А и АВВгВС А. Тогда в соответствии с зависимостнмн (!7-152) срелний угловой коэффидиеот излучения плоскости Р~ с поверхностью труб Рэ можно представить следующим образом: 2 из прямоугольного треу плыпзга О,МС' !на=/ [ — — 1; а — агг!к г/ ~ — ) — 1; — — а —,+гйа.
1,2 / 2+ АС'С = После использовавня этих величин получим окончательно: 2. =1 — г 1 — [ х)+ — л жс1к г  — 1 (!7!В) Угловой коэффнциент уменьшается с увеличением шага между трубамн. Лналогггчно можно онределить угловой коэфбпщнент для 2-т ряда трубного ну гка, принимая приближенно, что лучистый поток, пройдя через трубы первого ряда, имеет равномерное распределение па плоскости, касательной к трубам второго ряда, и составит далю (! — чцг) от потока, падающего на трубы первого ряла. Тогда общий коэффициент иэлучейия плоскости с двумя рндамя груб пучка составит величнну: Рг,,!,чм — — Р,п + (! — Рьп) рь и = — У ю (2 — Р,,), если отношевие э(ь( в обоих рялах труб одинаково.
В [Л. 112) разра- ботаны специальные номограммы для определения угловыь каэффвцн- ентов между трубами в пучках. Г, Метод снегового ладелггроиинил 419 в. Б опытнааг последования углового коэффициента нзлучсння лучнстые потока заменяются световыми, так как оба отучая относятся к электромагнитному излучению.
Однако световое моделирование обладает рядом пренмуществ. В нем устраняются трудностп, связанные с измеренном лучистых ного- з он †-~. ков, особецва в условиях высокнх температур; устраняются по- — ',- †' — . ".) ' а бачные явлення, к которым отно- г [ , " фгу г сятся перенос тепла конвенцией н теплопронодягютью; опыты могут проваляться прн комнатных температурны Рэс 272! си еча ээу зммеа гиоьхо- При построении световой стэ г и тэгаэого пучза 2.
моделя необходнмо соблгодать общне правила ьгоделпрованнп. К ням относятся геометрическое подобие попели н образца н тождественность оптических свойств тел, входящих в исходную нзлучающра систему. Последние характеризуются определенной величиной поглащательнай ц отражательной способностями поверхностен, а таьжс степецнмн нх черноты.
Для определенна угловых коэффициентов используются расчетные зависимости (17-бб); (!7-6б); (17-70), з которых вместо лучистых испокон рассматриваются соозветстнугощне измеряемые световые потоки [Л. 139[. 77. Метод электрлчептео лоделнровппнл Метод электрического моделирования был использован выше применительно к процессам теплопроводности (з 3-12). Сушествует также аналогия между переносом энергии излучением и переносом заряда в электрической цепи. Схолство математических описаний для указавных процессов позволнет получить практическое осуюествление аналогии лля различных задач лучистого теплообменз.
результирующий лучистый поток представляется зависимостью Кт,у ~т.д„- ат (17-158) на основании нагорай тепловое сопротивление можно определить так! ьт ай, ~® (~Ц а С другой стороны, (!7-!59) формальное схолство уравнений (17-158) и (17-159) позволяет измерить потоки излучения и провести опытное исследование угловых коэффициентов излучения.
Принпдп построения электрических моделей такой же, как и для процессов теплопроводности (Л. 1, 54. !63). тл ма еагеапаппагап теплООемеи В ЛОГПОщдю(цих и иЗлечди)ецих сРедАх гэ г. тэлвнение перенОсл нз >истОЙ энеРГии А. Ураппепал переноса з~ергаи е поглоп(шоа(ей среде 420 Ранее рассматривалиеь ве>цества, которые характеризовались отсутствиеч эропускання лучистой энергии (>9=0). Они юлька поглошали н огра>кали энергию падаюшего от внешнего источника излучения н являлись, следовательно, непрозрачными средами.
Наряду с такими всШестпами существуют полупрозрачные среды, ОГ>лада>ошис копечиын пропусканием лучистой энергии (полупрополники, керамика, стекло, газы, пары и лр.). При прохождении лучистой энергии через такую среду энергия в обшем случае поглошается и рассеивается. Кроме того, среда может иметь собственное излучеане. Вследствие этого интенсивность излучения вдоль какого-либо направления (!) будет изменяться. Уравнение, определяюшее изменение интенсиваоств луча за счет поглоШения, излученвя н рассеивания срепы, называется уравнением переноса лучистой энергии. Рассмотрим перноначально случай, когда среда является только поглошаюшей н в ней происходит одномерный перенос энергии излуче.
ния внешнего источника; собстиенное излучение пренебрежвмо мало по сравнению с налучевием этого источника. Интенсивность налучения впешвего источника по мере прохожпения через среду от гранины до данной точки будет постепенно уменьшаться за счет поглошения. ! — ) тж гцые хм 8 0 1~, е =1 — е (18-4) Введем оптическую толщину среды й„=) а„мт. а Если спектральный коэффициетп поглощенна является постоянной величиной по длине луча, то оптическая толшиаа среды будет равна: !.„=а 1; (18-5) здесь 1 в полная толщина слоя среды.
Тогда зависимость (18-3), выражающая ослабление интенсивности излучения в поглощаюнтей среде, принимает нид: (188) Уравнение (!88) носит название закона В у гера. На граничной поверхности интенсивность излучения внешнего источника (1, ) сплошного спектра задана.
Требуется определить закон изменения нптспснвности излучения по толщине слоя поглощающей среды. Г!ривимается, что интенсивность иааучення по отпельных длнаам полн прн прохождении в направлении 1 через слой поглощающей среды толщиной т(1 умевьшаетсн пропорционально этой интенсивности н бесконечно малому пути луча 31: 31т, = — аА (18-1) здесь а„— спектральный коэффициент поглощения среды. Согласно (18-1) он карактериэует относительное изменение интенсивности излучения па еднннду длины луча. Выражение (18-1) является основным законом переноса энергии в поглошающей среле. Его могано представить в виде — '~ —.— — а„п'1. (18-2) Полагая, что цри 1 =0 1„ , = 1.
. . (заданная величина). после интегрированна последнего ураинения получаем: ,ж !18-3) Зависимость (!8-3) позволяет найти спектральную яркость излучении в каждой точке направления 1 для отдельных длин волн. Интегральная яркость нзл)чевин для отдельных полос аж!учения среды илн для всего спектра определяетсн интегрированием в пределах соответстпуюших длин вона. Уравнение переноса лучистой энергии в поглощающей среде позволяет найти ее оптические свойства. Поглопгательяая способность среды Лля данной длины волны определяется по отношениЮ лучистой энерппп поглощенной в слое толщиной 1, к энергии, падающей на границу этого слои: Поглощательная способность среды в атон случае представится вместо (18.4) соотношением е(! = 1 — е Вб.у) В условвях термолэнамнчесного равновесия на основании закона Кирглофа спектральная поглощательнан способность вещества равна спектральной степени черноты и, слеловательно: г„=-д, =1 .
е (18-8) Таким образом, для определения поглощательной способности и степени черноты среды необходимо располагать даннымн по спектРам поглощения н излучения, а также по коэффициентам поглощенна для отдельных длин волн. Коэффициент поглощения среды в общем случае зависит от физической природы среды, длины волны, температуры и давления (для газов]. Вследствие этого коэффициенты поглощения оказываготся различными ие только дла отдельных полос спектра, но н существенно изменяются в пределах одной н той же полосы. В.
Л. Фабрикант применил закон Бугера к срепам, усиливающим излучение. Эти среды применяются в лааерах. Б. Уравнении переНоса энергии в поглои!иющей и излучающей грейс Прп прохождении тепловых лучей в поглощающей среде поглощенная энергия переходит в теплоту и снова налучается срелой. Выше принималось, что среда, поглощая лучистую энергию, заметно ее нв перепзлучает. В более общем случае интенсивность среды вдоль луча будет уменьшаться вследствие поглощения, но н увеличиваться за счет собственного иззу!ения. Тогда вместо зависимости (18-!) уравнение переноса принимает вид [Л.
20б)! й(! =(1,— 18 а„сй. (18-9) Вту зависимость можно получить нз теплового баланса. Лучистая энергия, поглощенная средой в слое толщинон д(, как н ранее, определяется неличиной Ттитй(. Интенсивность собственного излучения можно выразить через интенсивность абсолютно черного тела н коэффидиент поглощения а„ величиной 1,а гб. Тогда изменение интенсивности излучения за счет поглощения н излучения среды выразится разностью между поглощенной энергией и энергией излучения в слое толщиной й( (для равновесной системы), что приводит к дифференциальному уравнению (18-9).
В нем, как и ранее, В в спектральная интенсивность излучения в на. правлении 1; 1! †спектральн интенсивность излучения абсолютно черного тела ори температуре среды. Инлекс «хь зды;ь опущен рллн упрощения записи. Зависимости (18-9) можно придать другой вид, у щтыван, что согласно закону Кирхгофа (18-53) для поглощающей среды Тч=т)/4кз„! й)1(й(= — а,(!+ !(4г.
(18-10) Интегрирование уравнения (18-9) приводит к зависимости ! '! ! / ! Тг=)ь ехр ( — ~атй()+')а„),ехр — ( аьд!") йд. (18-11) 422 Первое слагаемое определяет долю интенсивности падающего излучения А — о, проходящего путь от 0 до 1; второй член — интенсивность собственного излучения, вотникагопгего на всем протяжении злемеятов среды длиной ей' н переданного от !' до 1, где 0(Е~1, а е(!" лежит на отрезке 1 — 1'. В делом зависимость (!8-1!) выражает интенсивпосъь излучения как функцию координат точки, направления ! н длины волны в нагнав!а!ошей и излучающей среде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
