Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 79
Текст из файла (страница 79)
При поглощении лучистая энергия вновь превращается во внутреннюю энергию. Плотность потока поглошающей лучвстай энергии Е гз, Вт/мэ; Е„=АЕ [16-14) здесь А — интегральная поглощательная способность тела. Тела, которые поглощают всю падающую на пнх энергию, называнпся а 6 со- йа лютно черным н (А=!). Такое тело воспринимается зрением как черное тело; 7 отсюда происходит название абсолютно черного тела. Если поверхность поглощает все лучи, кроме световых, она не кажется Л черной, хотя по лучистым свойствам она может быть близка к абсолютно че а солютно черному мэтеьчой с сб« «- телу. поскольку из~ест высокую поглоща- э ч тельную способность(например, лед и снег г — з я э .
г— 4=0,95 —:0,96). Соотношение (16-14) мажет ю.". щ' ь, относиться к монохроматнческому излучению, как н последующие зависимости. Спектральная поглощательная способность Аь в общем случае может изменяться с длиной волны различным образом. В частном случае она может не зависеть от ллпны волны. Тела, для которых спектральная поглощательиая способность не зависит от ллины волны, называются серыми телами (рнс. 16-2).
Для серых тел А„=сопя(чС1, так как серые тела поглощают не всю падающую на них лучистую энергию. Часть падающей энергии будет отражаться или пропускаться (проходить) через массу этих тел. Часть вадаюшей энергии, которую понерхпость данного тела отражает обратно окружающим его телам, носит название потока отр аж сии ого излучения, Плотность потока отраженного излучения Еюо Вт/ма, равна: Пб-15) где Р— интегральная отражательная способность тела.
Селя процессы отражения от поверкности полчиняются законам геометрической оптики и Я=1, то поверхность тела называют аеркальной (блестящей); црп идеально диффузном отражеивч ее называют з бсолютно белой. При «деальво диффузном (изотроппом) отражении энергия отражается телоы равномерно по всем направлением независимо от направления падающего на поверхность излучения. Часть падающей энергии излучения, прохавишая сквозь тело, называется плотностью потока пропускаемого излучения Е,„„, Вт/мз: Е„=/)Е„ (16-16) где Х! — интегральная пропуск ательная способность тела. Тела, имеющие интегральную пропускательную сгюсобность, равную единице, называются проарачными нлн диатермичными (тонкие слон с)кого воздуха, слон одиоатомных газов).
Тела, характеризующиеся величиной 0:СО(1, назьаают полупроз р а ч ными (стекло, кварц, сапфир). Для многих твердых и жидких тел интегральная пропускательная способность принимается равной нулю, так как они практи<ески являютси непрозрачными. Совместные процессы взаимного ис- Е пускания, поглощения, отражении н пропусканни энергии излучении в системах различных тел называются лучистым теплооб меном, причем тела, входищне в данную излучающую систему, могут иметь одинаковую температуру. Для тела, участвующего в лучвстом теплообмене с другими галами, согласно закону сохранения энергии можно составить следующие уравнении теплового баланса (рис.
16-3): Е л=Е +Еюр+Ещ (16-!7) нли Л+Е-~-Р=!, если эзепсиносль (16-17) поделить ва Е,я в учесть предыдущие соотношения. Суммарная величина плотностей по. токов собственного и отраженного излучении, испускаемого поверхностью данного тела. называется п л отно стьюю эффективного излучения !(рнс. 163): Е,э Е+Е о=Е-)-ЕЕ я.
(! 6-18) Эффективное излучение зависит не только от физических свойств и температуры данного тела, но и от фнзичесюгх свойств н температуры окружающих его тел. Кроме того, оно зависит от формы, размеров и относительного рас- а э э положения тел в пространстве. Вследствие этих факторов физические свойства эффектнвноп< и г ' )( собственного излучений различны. Различными г оиаэываютсв и спектры нх излучения, Если по. верхность тела имеет идеально дпффузионнпе излучение И идеально диффуаионное отраженно, то его эффективное излучение будет также ндеально диффузионным.
Понятое эффективного нч- 4( ). лучення впервые было введено О. Е. Власовым ) (1929 г.). Лучистый теплообмеи между телами определяется потоком реаультируюпгего рэс.!ач. д еяэелелеэям излучения. па ааа реэуаюяэуммегО Результирующее излучение представляет со- чэагчеяяя. бой разность между лучистым потоком, получаемым данныи телом, и лучистым потоком, к<у<орый она посылает в окружающее его пространство.
Результирующий поток может быть найден различными способами в зависимости от расположения условной расчетной поверхности (рис. 16-4). В первом способе (Нуссельта) поток результирующего излучения определяется иэ теплового баланса относительно поверхности а — а, 366 расположенной внутре тела вблнзн его поверхности с учетом, что Ею, =бе дг,=Š— Е =Š— АЕ мь (16-19) Второй способ (О.
Е. Власова) состоит в определении др„ из баланса относительно воображаемой поверхностн б †, находящейся вне тела, но збляэн его поверхности (Л. 23): дрю=Ееэ Ееее. (16-20) В этом случае вследствие малого расстояния энергия излучении от тела полностью доходит до условной поверхности б — б. В общем случае платность потока результирующего излучения опрелеляетсн разностью, встречных потоков излученля, падающих на условную поверхность а — а (Ю.
А. Суринов [Л. 175)): (16-21) Результирующий поток излучения может быть величиной положительной, отрицательной и равной нулю (при равновесном излучения). Мегхду плотиостямн потоков резулЬтнрующего н эффективною излучений может быть установлена математяческая зависимость, если нз (16-20) выразить Е,р=д„е+Е л, (16-22) а нз (!6-19) (16-!В» Е А *! подставив (16-23) в (16-22), получим: Е ь = де (1 —,! )+ АС (! 6.24) нлн я й Ею= л — —,ч д Для черного тела А — -1 п Д э=Ее. т.
е. эффективное излучение вырождается в собственное. Ив нзложенного следует, что поверхностные плотностн всех видов полусферического излучения, кроме собственного нзлученвя, являются линейными функцнямн падающего язл)чения. Собственное излучение объсдяняетсн н увязывается с другими викамн излучения через эффективное излученИе. Объемное излученкс. Для среды, которая заполняет некоторый объем системы н может быть излучающей, поглошающей и рассенваюшей. характерными являются объемные плотности потоков излучения' Аналогично изложенному н в этом случае можно говорить об объемных плотностнх собственного, поглощенного, рассеннного н других видах излучения. Интегральной я монохроматнческой объемными плотностями потоков собственного излучения называются лучгсстые потоки,испускаемые ' Овым ае г мтэе харе тернзтетсе тмюе еаьемне» и отиестью звертив азлучеиея а. дж/и*.
едннвцей объема среды в единицу времени по всем различным направлениям в пределах пространственного угла м — —.4к: жй . лйт "=н' Ч=а ' Ч и Ч„измеряются в Вт/мз. Лучистые потоки, отнесенные ко всему объему, выразятся зависимостями Я=-~хор) (г„=-~избу. (16-2о6) Патоки монохроматического и интегрального излучений связаны соотношением (16-23) д=~(),ба= ~~Ч„дздр. (16-27) (16-32) з з г Плотность поглощенного объемного излучения Чз гз=цц м (16-26) и плотность р всосанного об ь ем и о го излучения Чз =РЧ а (16-29) прелставляют собой, как и в эависимостзх (16-14) н (16-16), некоторые доли плотности палающего объемного излучения т! з.
Величины и и Р называются соответственно коэффициентами поглощения и рассеяния. Сумма этих величии назмвается коэффвциентом ослабленвя Среды (й). Аналогично аависимостям (16-18) плотностью э ф ф е к т н в н о г о объемного излучения называется суммарная величина плопюстеа потоков собственного и рассеянного излучений: Ч ф=ц+Чэзи=з)+ртЩал. (16-30) Следовательно, в случае объемного излучения раль отраженного излучения играет рассеннное излучение, а роль поглощательной н отражательной способностей — коэффициенты поглощения и рассеяния. Па аналогии с (16-19) плотность потока результирующего объемного излучения выражается вависимостью Ч!и.
=Ч -Ччюп =Ч цтзмг. (16л31) Последние две зависимости могут быть использованы дл» получаиия увавигинй, связывающих плотности потоков результирующего в эффективного объемных излучений, аналогичных (16-24): же= Чзм з (В3331 Рассмотренные виды поверхностных и объемных плотностей потоков излучения ивляютсн основными характеристиками лучистого теплообмеиа иа граничных поверхностях и в объеме среды, заполняющей излучающую систему.
Полн плотностей различных видов излучения зависит от геометричеекой конфигурации излучаюпгей системы, от распреиеления темпе- 368 ратуры, а также от распределения оптических свойств как по обьему среды, так и на границах системы. Вектор излучения. Вектор излучения (радиации) определяет направление наиболее интенсивного переноса лучистой энергии в рассматриваемОй точке поля излучения. Численно он равен патоку результирующего излучения, переносимого в единицу времени через единицу поверхности, ортогональной провэвольному направлению переноса излучения, т.
Е. равен разности значений потоков нэлучешгя, папающнх с двух сторон иа уназанную поверхность. Это видно из следующего. Элементарный воток, проходнпщй через площадку г)Р (рис. 16-5), выразится скалярным произведением вектора излучения др на г(Р: да 1 Р д Ф Р д с(я = д„г)Р =- др соз рЛ', (!6-34) нли где д — проекция вектора Излучения на нормаль к поверхности. Для потоков излучения, падаюгцих на одну сторону площадки ЙР, угол фт<я и М2 ~кг=Е экн(Р имеет подожительный знак; для другой стороны площадки фз.лт и ИЯякп имеет отрицательный знак. Следова- тельно, через плошадку г)г" будет проходгпь поток, равный реэультн- рующему (см. 16-21): еМ~=г)О л — г(Я ь=бО Отсюда получаем: Ом,— — ч)сдядд= (дрсоз(ч(Р=-Ю к,— О„, (1 6 36) Иэ (!6-36) слеп)ет, что проекция вектора излучения на норзгаль к поверхности выражает поток результирующего излучения [Л.
!!6). Если поверхность облучается с одной стороны, то проекцая вектора налучення определяет поток падающего излучения. Найдем плотность потока результирующего излучения, используя зависимость (16-12) дли падающего нзлученнв путем интегрнропанвя пО двум полупростраистпам. Учипявая, что созфз= — соафь получаем: дэ „— — Š— В„,к,,—— -) 1 сга(к(в+~),сов дг( нлк 1 соз фй9. ! (! 636) Составляющие плотности потока результирующего излучения в направлении осей координат Ол, Оу, Ол являются компонентами велюра нэлучення: дв=.)дмэ*+)дмж+йдм '=) 1(г(я. (!6.37) Следовательно, вектор излучения определяется векторныы интегралом от интенсивности излучения по сферическому телесному углу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
