Оцисик М.Н. - Сложный теплообмен (1074339), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для иллюстрации влияния различных параметров на радиационпые свойства материалов приведем здесь некоторые ограниченные данные об отражательной способности и степени чер- нотЫ поверхностей металлов. На фиг. 2.20 показано влияние кристаллической структуры на спектральную отражательную способность при падении излучения по нормали для монокристалла германия, обработанного с помощью электрополнровки, и для напыленной пленки германия Радиаяионньав свойства материалов 119 о,б й ю «й 07 й н об ю О,д ю 0,4 ЕО,З 0,2 О 0 гоо лоо воо воо 1ооо угоо гйоо рвоо 1воо Температура,'0 Фиг.
2.22. Влияние температуры и окисления на интегральную полусфериче- скую степень черноты металлов [201, 1 — нержавеющая сталь 347, окисленная при ИОО'С; У-окисленная медь; 3 — окись бериллия, черный диск; 4 — окисленнаи латунам б — нержавеющая сталь 301; б — окись бернллия, белый диск', 7-окислеппыи никель, 3 — окисленный пинк; в †алюмин, окнслепный прк бее' С; 1а-мель лолиповвюыя1 11 †нике нолированныт 13 †алюминиев сплав, воли- роааниый; 13-чистый ниик, полированный; Н-латунь полированная. (аморфного), Расхождение значений отражательной способности в этих двух случаях, по-видимому, обусловлено различием в структуре образцов. На фиг. 2.21 представлена зеркальная отражательная способность пр~ падении излучения по нормали для оптически гладких плоских медных образцов, вырезанных из одного слитка меди высокой чистоты.
Один из этих образцов был обработан с помощью электрополировки, а другой с помощью обычной механической полировки. Хотя оба образца были гладкими и плоскими, отражательная способность образца, подвергнутого механической полировке, оказалась ниже. Бепиетт [59[ считает, что это различие обусловлено повреждением поверхности в процессе механической полировки, так как электрополировка вызывает лишь минимальные повреждения поверхности. На фиг.
2.22 показано влияние окисления иа интегральную полусферическую степень черноты, Окисление увеличивает степень черноты при всех длинах воли. Из фиг. 2.23 видно, что на степень черноты влияет не только окисление, ио и степень этого окисления. ввАННЫЕ ПО ПОГЛОЩЕНИЮ, ИСПУСКАНИЮ И РАССЕЯНИЮ ИЗЛУЧЕНИЯ Поглощение и нспускание излучения газами, такими, как СО, СОО, пары воды, [чНО, играют важную роль в теплопередаче от пламени в камерах сгорания и в топках. Излучение высокотемпературного воздуха имеет большое значение при ядерных взрывах и высокоскоростных полетах, для космических аппаратов, возвращающихся в атмосферу Земли, и ракет.
Передача инфракрасного излучения через земпу1о атмосферу представляет интерес для астрофизики и метеорологии. Поэтому было выполнено большое количество теоретических и экспериментальных работ для определения поглощения, испускания и пропускання излучения газами. Теоретические работы в этой области уже упоминались выше. Подробный обзор спектральных коэффициентов поглощения для газов, определенных теоретически или экспериментально, можно найти в работах [60 — 62], Ниже буду~ представлены некоторые данные по поглощению, испусканию и рассеянию излучения веществом, обсуждены результаты и упомянуты соответствующие работы.
Окись углерода. На фиг. 2.24 представлен спектральный коэффициент поглощения для первого обертона окиси углерода в зависимости ог волнового числа при комнатной температуре. Дэвис [63[ измерил спектральное поглощение при высоких температурах для трех различных длин волн. Бриз и Ферризо [64~ определилп интегральное поглощение в полосе при высоких тем- Радиаиионные свойства материалоа 121 о,в Фиг.
2,23. Влияние степени окисления поверхности на интегральную полусферическую степень черноты меди [201. 7 †черн окнссл; à †силь оккслвннвя поверхность; а †сла оккслвянвя повврхностм 4 †окрашенн повврхность; 5 — яолкроявкяая, чнстак поверхность; 5 — поасрхность, обработанная влвктрояронывкой. Огб ого 035 оно и [сиоо о 4150 4гоо 4гбо 4зоо 1/Х, (см ') 4550 Фнг. 224. Спектральный коэффициент поглощения окиси углерода при ком- натной температуре [491. 0,7 И о,в Е о Й 0,5 В. Ое н о,з ч ~~ о,г гоо 4оо воо воо тооо ргоо Таыпврашура, 'С пературах, а Абу-Ромия н Тьеи [65] измерили поглощение при температурах от 300 до 1500 К.
Во многих практических приложениях требуются средние коэффициенты поглощения по Планку и Росселанду. На фиг. 2 25, а, б приведены средние значения коэффициентов поглощения по Планку и Росселаиду [вычисленные по формулам [1.89) и [9.21)] для СО в инфракрасной области. Следует отметить большое расхождение между средними значециями коэффициента поглощения по Планку, вычисленными по спектральным да~шым в работе [66], и соответствующими значениями, вычисленными по степени черноты [21].
Для использования рекомендуются данные Абу-Ромия и Тьена [66]. Углекислый газ. На фиг, 2.16 представлен спектр поглощения углекислого газа. Как уже упоминалось, этот спектр состоит из полос, соответствующих длинам воли 15, 4,3, 2,7 и 1,9 мкм. Пласс [67] опубликовал данные по спектральной степени черноты СОг в зависимости от температуры в диапазоне волновых чисел 1800 †25 см '.
Эдвардс [68] представил экспериментальные данные и эмпирические соотношения для поглощения в инфракрасных полосах СОг при повышенных давлениях и температурах. На фиг. 2.26, а, б приведены средние значения коэффициентов поглощения по Планку и Росселанду для СОг в инфракрасной области. Из двух зависимостей для средиих коэффициентов поглощения по Планку, представленных на фиг. 2,26, а, рекомендуются для использования данные работы [66]. Водяной пар.
Пары воды оказывают влияние на испускание и поглощение излучения в промышленных топках, в струях ракетных двигателей, в камерах сгорания и в атмосфере Землгь В работе [69] приведены результаты измерений при низких температурах поглощения или испускания излучения парами воды для длин волн 1 — 3 мкм, а сильное поглощение или испускание в области 2,7 мкм было изучено несколькими исследователями [70 72].
Эдвардс и др. [73] представили результаты измерений интегрального коэффициента поглощения в области 1,38, 1,87, 2,7 и 6,3 мкм при температурах от 300 до 1100 К. На фиг. 2.27 приведен спектральный коэффициент поглощения водяного пара при 1000 К в области 2,7 мкм, полученный по измерениям Гольдштейна [74] На фиг. 228,0, б приведены средние коэффициенты поглощения по Планку и Росселанду для инфракрасного излучения.
Воздух. Интерес к свойствам высокотемпературного воздуха усилился в последние годы в связи с проблемами теплопередачи при исследовании излучения от ядерных взрывов, при входе в атмосферу ракет н спутников и т. д, Поэтому было выполнено значительное количество работ с целью определения поглощения и испускания излучения воздухом [75 — 77], В табл. 2.3 пред- 400 200 20 О 500 7000 1500 2000 Темпераицра, К а 2500 0 500 10 500 7000 7500 2000 2500 Темперащцра,К 500 Фнг. 2.26. Фиг.
2.25. а-средний коэффициент поглощения по Планку для окиси углерода; 5 †средн ковф. фицнент поглощенна по Росселанду для окиси углерода. -- - — по данным о стененк черноты 7277, по спектральным данным 7бб1, а — средний ковффициент поглощения по Планку для углекислого газа: б — средний ковффнпнент поглощения по Росселанлу для углекислого газа. — — — — по паиным о степени черноты 7270 поспектральным данным 7бб7. 100 о о о 50 Б' о ма о 50 о 'м ф' ао з о, 70й с И' сщ Е Й Ог а В. 1000 1500 2000 2500 Темпераицра,К а Ъ, о и Й о о Е о о~ 4 Е. о ез о.
щ 704 о. о о о о о ° 1773 4 'Э. о К 102 7000 7500 2000 2500 Темперащцра, К б Глава 2 124 гоо и ы мг о< ыс Е о ', Е ~~ а' с о 'щ- с ~7= с со с Ст о. 1,50 7,23 )ВО 700 50 7,00 0,75 п,бп 'л[с ци 0 500 п)4 703 )од 500 Фиг. 2 28 и — средний коаффипиент поглощения по Планку для надиного пара; б — средний коабь фипиепт поглощения по Росселанду для аоданого пара. -- — — по данныи о степени черноты )2Ц; — по спектральным давлми )бб).
2300 Збаа 32бп 3400 абба 3300 4000 42пп 7!д, [см 1) Фиг. 2.27. Спектральный коэффициент поглощения водяного пара при 1ОООК в области 2,7 мкм [58[. Чтобы получить аначенне ид)р в укаааннмх единицах, цифры. стоящие справа от оси орди. наг, надо умножить на 1бь ставлены значения среднего коэффициента по)лоШения по Планку [см.
формулу [1.89)] для воздуха в интервале температур 1000 — 12000 К, плотности р77ро от 1О до 10 ' [ро — — 1,293 кг77м ) и интервале длин волн 0,1167 — 1,9837 мкм [78]. Значения среднего коэффициента поглошения по Планку, вычисленные Кипелем и Бейли [79], при температуре -1900 К отличаются от соответствуюших результатов, приведенных в табл. 2.3, примерно в 10 †10 раз, а при температурах выше 3600 К находятся в хорошем согласии. Жидкая вода.
Спектр поглошения жидкой воды был предметом многочисленных исследований. В области 2,00 2,65 мкм поглошеппс бь)ло измерено Коллинзом )80], в области 2,5— 7,5 мкм — Фоксом и Мартином [81], в области 0,76 2,50 мкм— Керчио и Петти [82], в области 42 — 2000 мкм — Станевичем и Ярославским [83], в области 0,58 — 0,79 мкм — Салливэном [84], в областях 1,3 — 2,7 мкм и 3,3 — 4,5 мкм — Гольдштейном и Пеннером [85], в области 30 330 мкм — Дрегертом и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
