4.1.2. Связь лучистых потоков

Перечислим виды лучистых потоков: падающий (Q_пад), отраженный (Q_отр), поглощенный (Q_погл), пропущенный (Q_проп), собственный (Q_соб), результирующий (Q_рез).

Сумма собственного и отраженного излучения называется эффективным излучением тела:

Qэф=Qсоб+Qотр.

(4.9)

Ранее было введено понятие результирующего излучения

Qрез=Qпогл - Qсоб .

(4.10)

П олучим связи лучистых потоков на примере: пусть на тело с известными температурой (Т), степенью черноты () и площадью поверхности (F) падает поток излучения Q_пад, рис. 4.2.

Часть этого излучения поглощается (Q_погл), часть отражается (Q_отр). Сумму собственного (Q_соб) и отраженного (Q_отр) излучений называют эффективным излучением (Q_эф). Результирующее излучение согласно (4.10), характеризуется разностью поглощенного (Q_погл) и собственного (Q_соб) излучений или падающего (Q_пад) и эффективного (Q_эф):

Qрез=Qпад – Qэф .

(4.11)

Если поглощенное излучение тела Q_погл =А Q_пад подставить в (4.10), разрешить формулу относительно Q_пад и подставить в (4.11), то получим

откуда

а с учетом (4.6) и (4.8) связь между эффективным и результирующим потоками запишется в виде

(4.12)

или

(4.13)

Уравнения (4.12), (4.13) широко используются при расчетах лучистого теплообмена между телами.

4.1.3. Теплообмен излучением между двумя телами, произвольно расположенными в пространстве

Пусть имеем два тела, для которых даны площади излучающих поверхностей (F₁ , F₂), температуры (Т₁ , Т₂, причем Т₁> Т₂), степени черноты (₁, ₂), рис. 4.3.

И злучение, посылаемое первым телом по всем направлениям полусферического пространства, – эффективное излучение (Q_эф1). Часть этого излучения, , попадает на второе тело.

Отношение

(4.14)

называется коэффициентом облученности, второго тела первым, или угловым коэффициентом. Угловой коэффициент, 0  1, не зависит от свойств и температуры тел, а определяется только геометрическими параметрами: формой, размерами тел, расстоянием между телами и взаимной ориентацией их.

Аналогично для второго тела

(4.15)

Существуют аналитические, графические и экспериментальные методы определения угловых коэффициентов в различных системах тел. Для наиболее распространенных систем излучающих тел приводятся формулы для расчета угловых коэффициентов в справочниках.

На основании (4.14) и (4.15) имеем

.

Разность и есть лучистый поток, передаваемый от первого тела ко второму,

(4.16)

где

	(4.17)
	(4.18)
	(4.19)
.	(4.20)

Решение системы уравнений (4.16) – (4.20) дает следующие формулы для расчета теплообмена излучением между двумя телами, произвольно расположенными друг относительно друга в пространстве:

	(4.21)
где – приведенная	(4.22)

степень черноты.