Боришанский Справочник по теплопередаче (555275), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Полусферический лучистый поток дО связан с элементарным лучистым потоком соотношением: К а л о р и ч е с к о й я р к о с т ь ю называется отношение угловой плотности излучения 1 к проекции площадки дг" на плоскость, перпендикулярную направлению излучения: Ь= — '1ккал««стерад час л«'1. д~и Лля диффузного излучения калорнческая яркость связана с энергией полусферического излучения соотношением: Е Лля монохроматического излучения имеют место аналогичные соотношения между спектральными величинами. Попадая на какие-либо тела, тепловое излучение может поглоп«аться, отражаться и пропускаться этими телами.
Коэффициентом поглощения называется отношение поглощенной телом лучистой энергии к падающей энергии: Е«юел а=— Ела д Коэффициентом отражения называется отношение отраженной телом лучистой энергии к падающей энергии: Еоы р г= пад 13* Основные законы теплового излучения ( Гл. 14 !96 Коэффициентом пропускания называется отношение прошедшей через тело лучистой энергии к падающей энергии лроа Е аад В общем случае и+г+0=-1; для непрозрачных тел 0=0 и а+г=1; длн абсолютно черного тела г=л=--О и а=1: для абсолютно белого тела а=0=О и г=1. !4-2. Основные закономерности излучения абсолютно черного тела А б с о л ю т н о ч е р н ы и иззывается тело, которое полностью поглощает все падающие на него лучи. В природе таких тел не существует, однако различные тела в той или иной мере могут по своей поглощательной способности приближаться к абсолютно черному 00! телу.
Физической моделью абсолютно черного тела является большая равномерно нагретая полость с малым выходным отверстием. Абсолютно черное тело обладает наибольшей излучателье ной способностью по сравнению с любым реальным телом, находящимся при одвнаковой с ним температуре.
Спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела зависит от длины волны е и тм температуры Т. Распределение интенсивности нзлучения в спек- 00 тре абсолютно черного тела опн- И сывается законом излучения 000 Планка (Л. !4-4) 10 с,Х-е ухо= е, (141) ет г р— 1 2 мь и ч ' 10 2 е 0 0 *мм 10 0(млн) Рис. !Е ь Неотериы нэаучеезл абсолют ео черного теле в котором с, =3!7 !Очы кнал м",час, се =1,44 10-' м' К, а е— основание натуральных логарвфмов. На рис.
14-1 приведены изотермы излучения абсолютно черного тела, рассчитанные по формуле (14-1). Следствия из закона излучения Планка: а) Ф о р м у л а Р э л е я. Прн высоких температурах или больших длинах волн [ХТ Э 1 44.!0' мкн ' К] Т ухо = са тл (14-2) с, где постоянная с, = — = 22 !О-ы ккалмггчас ' К.
с„ б) Ф о р м у л а В и н а [Л. 14-6], При низких температурах нли малых длинах волн (ХТ н 1,44 104 мкн ' К) с, с, Тло=Хз е ы. (14-3) в) Закон с м еще пня (Вина). Значение длины волны Хь, прн котором спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела !щ достигает максимального для данной температуры значения, находится из равенства. Л'Т = 2,9 1О' мкн "К. (1 4-4) С увеличением температуры максимум спектральной интенсивности излучении абсолютно черного тела смещается в сторону коротких волн. г) Максимальное значение интенсивности, отвечающее длине волны Х', находится яз уравнения: (14-5) в котором постоянная с, = — 1,09.10-' икал,'м'час 'К.
д) Закон Стефана — Больцмана [Л. 142, 145]. Полная энергия полусферического азлучения абсолютно черного тела зависит ~олька от его абсолютной температуры и определяется уравне. ниещ (Ю 1Т т' Ев = '] тха а ь = се ~ ! 00 ] (14-6) о где коэффициент излучения абсолютно черного тела се 4,9 ккал/м'час. 'К'.
14-3. Основные закономерности излучения нечерных тел Н е ч е р и ы м и называются тела, коэффициент поглощения кото. Рых а(! В свою очередь, все нечерные тела могут быть разделены по характеру спектра излучения на с е р ы е т е л а и т е л а с селективным излучением. Серым называется тело, которое поглощает одну и ту же долю падающего на него излучения во всем интервале длин волн. Серне тела обладают сплошным спектром излучения, подобным спектру излучения абсолютно черного тела, а их поглощательная способ- лз !4.9] Основные закономеРности излучении нечеРныл тел [97 Основные законы геплозоеб аалдченил [ Гл.
14 198 ность во всем интервале длин волн в одииаковое число раз ниже, чем у абсолютно черного тела. Спектральная и интегральная погло.дательные способности серых тел численно Равны друг другу, а! =- а К серым телам могут бь!ть отнесены все твердые тела, имеющие шероховатые или окислеииые поверхности со сравнительно высокими значениями коэффициентов погло цеивя. С т е п е и ь ю ч е р н о т ы называется отношение энергии, излучаемой телом, имею ции температуру Т, к энергия излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Для монохроматического излучения степень черноты ух ~Х Для интегрального излучения степень черноты Е з= —.
Ез ' (! 4-7а) Для серых тел тл — =Гш(Л, т); а„хо (14-И) Е = Е, (7). И Прикипая во внимание (14-7), получаем: ах — — ах ив а. Таким образом, для любого тела численное значение коэффициента поглощеиия разво соответствующему даииой температуре в длине волны значение степени черноты этого тела. Всякое тело может излучать только в тех областях спектра, в которых оио обладает отличной от нуля поглошательиой способностью. Если одна поверхность поглощает при некоторой температуре в и раз больше энергии, чем другая поверхность при той же темпе- В отличие от серых тел тела с селективным излучением могут излучать и поглощать энергию лишь в определенных, характерных для каасдого тела, областях спектра. Соотиошеиие между излучательной и поглощательиой способно.
стями тел устанавливается законом Кирхгофа [Л. !4.31. Отношение излучательной способности тела к его коэффициенту поглощения не зависит от природы тела, и для всех тел, находящихся при одинаковой температуре, равно тому же отношению для абсолютно чериого тела при той же температуре. Этот закон относится как к монохроматическому, так и к интегральному излучению. Учитывая, что коэффициент поглощения абсолютно черного тела а, = 1, можно иаписать," У - 14 З) Основные закономерности излучения нечернык тел )99 туре, то и излучение первое поверхности будет в п раз больше ярзлучения второй.
для расчетов излучения нечерных тел можно использовать закон онл Плзнка и Стефана — Больцизна, если нзвеетна поглощательная способность или степень черноты этих тел Б этом случае спектральная интенсивность полусферического излучения рассчитывается по форнуле: с,1-' ! /х = ех/хо = сх с, (1 4.9 Гт где степень черноты е1 — — ! (Х, Т), Полная энергия полусферического излучения определяется из соотношения; /Т (л ' '='(,100~' (14-10) где с =. есэ = 4,9е ккал/м'час ' К' — коэффициент излучения данного тела.
Формула (14-10) хорошо описывзет нзлученна сэрах тзл Для тел с селектявн 1я излучениец онз справедлива лишь приближенно, так как их излучение, в об,цен случае, пропорционально тенпература в степени несколько ниже четвертой. Однако для удобства расчетов и в этом случае часто считают излучение пропорциональнын четвертой степени абсолютной температуры, а под степенью черноты тела е понимают условную величину, которая, пояяио поглощательной способности данного тела, учитывает также температурную поправку, возникаю.цую вследствие заменя действительной зависимости Е = ((Т) закопан четвертой степени: с = ! (а, Т). Распределение лучистых потоков в зависимости от направления распространения излучения устанавливается на основании закона Ланоерта, согласно которочу калорическая яркость излучения в данной точке поверхности для всех направлений одинакова.
Элементарный лучистый поток, посылаеный в данном направления площадкой с)Р в телесном угле с1ы, стуко = Ьш г) аисты соз а, (14-11) (14-1!а) ду, = Ь,с(гаы соз а где а — угол между направлением распрострзнеиия излучения и нормалью к излучаю.цей пло,цадке. Для полусферического излучения: Еэ !хо Ье= ' Ьхо= —. я и' Закон Лацберта строго справедлив лишь для абсолютно черного 'ела. Для серых тел калорическая яркость может прннинаться по. сгояпной во всех направлениях при условии, что угол между,раеснатриваецым направлением н нормалью к излучающей площадде [Гл. 14 200 о го »0 Рве.
!ФЗ. Зависимость вьтевсквкоетв излучеввя металлических воверхвастеи от вв. вревлеввя; à — висмут; 3 — ввюмивкеввя бровка; 3— матовое мелево 00' 0 00 Ог ОЯ 4» 0 00' 0(о 00 40 4» йг о ог а» а ~69'. Для ббльщих значений углов а калорическая яркость излучения серых поверхностей начийает зависеть от направления.
Особенно значительные отклонения от закона Лачберта имеют место для металлических полированных поверхностей, излучение которых сильно поляризовано. На рис. 14-2 и 14.9 в полярных координатах показана установленная из опытов заиисимость калорической яркости от направле. ння излучения Ь = [(а) для различных тел. !4-4, Результативное излучение Л у ч н с т ы м с а л ь д о 5 называют разность между приходом и расходом лучистой энергии в сечении, расположенном внутри тела в непосредственной близости от его поверхности, (14-12) или 1 л над Ее' (14-12а) Основные законы теплового излученич где Е, и — — аЕ, — собственное излучение тела; Е„ „ = аЕ„ д.
— поглощенное телом излучение; Е„,д — падаю!пее излучение; УГ хе Е = 4,9 [ — ) — излучение абсолютно черного тела. — () ао) Ркс. !я.э. 3 моггь ивгексивво. ств излучения ог вевреелеввв: ! — лел; 3 - лере. во! 3 — стекло; я— буиеге;!.б — глвив: б — окисленная кель 7 †шоро. ввгыи.кортик й !4-5) Лучистый теплообмен между доуни черными телами Я()! где Š— участвующан в теплообиене поверхность тела. Так как Епотп Еппо Еотр' где Е,„ — отраженное от поверхности тела излучение, то формула опер (14-12) для лучистого сальдо может быть записана в виде: о = — Еппэ (Есоо + Еотр) (14-15) Оуимарное или эффективное излучение тела складывается из собственного и отраженного излучений: и 4-16) Епфф Есоо + Еопзр' Лучистое сальдо связано с эффективным излучением соотношением: Е Ефм ! — а (Е оф Еп)' (14-17) Результативный лучистый поток а —, (Еп — Е.фп) Е (14-18) !4-5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
