Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
теплообмен при кипении и излучении.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
22.08.2019
Размер:
148.99 Кб
Скачать

Основные законы теплового излучения

1. Закон Планка – устанавливает зависимость интенсивности собственного излучения тела от длины волны и температуры.

,

С1, С2 – константы: С1=3,22·10-16 Вт/м2; С2=1,24·10-2 Вт/м2;

λ – длина волы, м;

Т – абсолютная температура.

С увеличением длины волны интенсивность излучения резко возрастает, затем медленно убывает.

Энергия излучения возрастает с увеличением Т (площадь по кривой).

С повышением температуры тела энергия его излучения на одной и той же длине волны возрастает.

2. Закон смещения Вина – отражает зависимость между длиной волны, соответствующей максимальной интенсивности излучения, и температурой.

λmaxТ=2,9·10-3.

Максимальная спектральная плотность потока излучения с повышением температуры смещается в сторону более коротких длин волн.

3. Закон Стефана-Больцмана – устанавливает зависимость плотности потока излучения абсолютно черного тела от его температуры.

(уравнение получено после преобразования

закона Планка).

- постоянная Стефана Больцмана.

В технических расчетах уравнение приводят к виду: .

- коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Интенсивность излучения серых тел меньше, чем черных.

- степень черноты тела.

,

где – коэффициент излучения серого тела (0…1).

4. Закон Кирхгора – устанавливает зависимость между излучательной и поглощательной способностью тел.

Составим баланс лучистого теплообмена между параллельными неограниченными серой и абсолютно черной пластинами.

Результирующее излучение:

.

Если температуры пластин одинаковы, то .

.

Обобщая этот вывод, для ряда взаимно параллельных тел получим:

.

Отношение энергии излучения тела к его поглощающей способности одинаково для всех тел и равно излучению абсолютно черного тела при этой же температуре.

- коэффициент поглощения равен степени черноты данного тела.

Чем больше тело способно излучать, тем больше оно поглощает и наоборот. Излучательная способность черного тела много более серого при той же температуре.

5. Закон Ламбера – устанавливает зависимость величины энергии излучения от направления ее распространения.

, - плотность потока.

Излучение в направлении нормали к поверхности в π раз меньше плотности потока излучения тела.

Лучистый теплообмен между телами

1. Параллельные плоскости.

Рассмотрим теплообмен между двумя пластинами Т12, определим результирующий поток.

На первом этапе определим количество тепла, переданного от первой пластины ко второй. Собственный поток излучения обозначим Е1.

Плотность потока, поглощенного второй пластиной в результате одностороннего теплообмена, определится как сумма:

R1, R2<1.

Выражение в [ ] – убывающая геометрическая прогрессия, для которой можно определить сумму:

.

Плотность потока поглощенного первой пластиной в результате одностороннего теплообмена со второй аналогично:

.

Результирующая плотность:

.

Подставим значения ,

.

- приведенная степень черноты двух тел.

- приведенный коэффициент излучения.

.

Для уменьшения лучистого теплообмена используют экраны. Обычно это тонкий металлический лист с большой отражательной способностью.

Температуры обеих поверхностей экрана считают одинаковыми.

Если степень черноты ε стенок и ε экрана равны , то плотность теплового потока от введения n экранов составит .

Если εэ<< ε1, ε2, то .

Пример: Если стальные стенки (ε1= ε2=0,8) разделены стальным экраном, то q уменьшается в 2 раза, если экран полированного алюминия (εэ=0,02), то q уменьшается в 80 раз.