80 Радиационные свойства

Радиационные свойства количественно описывают взаимодействие энергии излучения с поверхностью материала, в частности как поверхность излучает, отражает, поглощает и пропускает энергию излучения. В общем случае радиационные свойства зависят от длины волны. Например, поверхность может хорошо отражать в видимой части спектра и быть плохим отражателем в инфракрасной области. Свойства, которые описывают поведение поверхности в зависимости от длины волны, называют монохроматическими, или спектральными, свойствами. Радиационные свойства зависят также от направления, по которому излучение падает на поверхность. Свойства, которые описывают изменения распределения энергии в зависимости от угла, называют направленными свойствами.

При составлении баланса энергии на поверхности, например, с целью определения ее температуры, необходимо знать радиационные свойства этой поверхности и всех других поверхностей, которые обмениваются энергией с данной поверхностью. Даже когда известны спектральные и направленные свойства всех этих поверхностей, анализ процесса весьма сложен. Сложность задачи, а чаще полное отсутствие детальных свойств заставляют искать упрощенный подход. Такой подход допускает использование одной величины радиационного свойства, осредненной по всем длинам волн и всем направлениям. Свойства, которые усреднены по всем длинам волн и углам, называют интегральными свойствами. При использовании интегральных свойств в анализе радиационного теплообмена полученные результаты достаточно точны для большинства инженерных целей и, конечно, очень сложная задача расчета сводится к более простой. Даже если мы хотим использовать исключительно интегральные радиационные свойства, важно иметь представление о спектральных и направленных характеристиках поверхностей, что бы учесть их изменение в задачах, в которых эти эффекты имеют существенное значение.

81 Угловой коэффициент излучения

Чтобы рассчитать теплообмен излучением между двумя по­верхностями, необходимо определить долю полной энергии из­лучения, исходящую от одной поверхности и достигающую не­посредственно вторую поверхность. Определим угловой коэффи­циент излучения F_12 как часть полной энергии излучения, исходящую от поверхности 1 и достигающую непосредственно поверхности 2. Угловой коэффициент является безразмерной величиной. В некоторых книгах его также называют коэффициентом видимости, или конфигурационным коэффициентом.

Выражение для углового коэффициента можно получить из рассмотрения рис. 6.14, где через dA₁ обозначена излучающая площадка, a dA₂ — приемная площадка. Поток энергии излучения на единицу площади dA₁, который исходит с dA₁ и дости­гает dA₂, определяется уравнением:

Угловой коэффициент излучения между двумя элементарными площадками dA₁ и dA₂, будет равен: