Связь лучистых потоков
Перечислим виды лучистых потоков: падающий (Qпад), отраженный (Qотр), поглощенный (Qпогл), пропущенный (Qпроп), собственный (Qсоб), результирующий (Qрез). Сумма собственного и отраженного излучения называется эффективным излучением тела:
Ранее было введено понятие результирующего излучения
Получим связи лучистых потоков на примере: пусть на тело с известными температурой (Т), степенью черноты (e) и площадью поверхности (F) падает поток излучения Qпад, рис. 4.2. Часть этого излучения поглощается (Qпогл), часть отражается (Qотр). Сумму собственного (Qсоб) и отраженного (Qотр) излучений называют эффективным излучением (Qэф). Результирующее излучение согласно (4.10), характеризуется разностью поглощенного (Qпогл) и собственного (Qсоб) излучений или падающего (Qпад) и эффективного (Qэф):
Если поглощенное излучение тела Qпогл =А Qпад подставить в (4.10), разрешить формулу относительно Qпад 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
или
Уравнения (4.12), (4.13) широко используются при расчетах лучистого теплообмена между телами. 4.1.3. Теплообмен излучением между двумя телами, Пусть имеем два тела, для которых даны площади излучающих поверхностей (F1 , F2), температуры (Т1 , Т2, причем Т1> Т2), степени черноты (e1, e2), рис. 4.3. Излучение, посылаемое первым телом по всем направлениям полусферического пространства, – эффективное излучение (Qэф1). Часть этого излучения, , попадает на второе тело. Отношение
называется коэффициентом облученности, второго тела первым, или угловым коэффициентом. Угловой коэффициент, 0£ j £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
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,
где
Решение системы уравнений (4.16) – (4.20) дает следующие формулы для расчета теплообмена излучением между двумя телами, произвольно расположенными друг относительно друга в пространстве:
степень черноты. 4.1.4. Теплообмен излучением между двумя бесконечными Для двух параллельных неограниченных пластин площадью F, с температурами Т1 и Т2 и степенями черноты (e1 и e2) (рис. 4.4) справедливы равенства j1-2=j2-1=1, F1= F2= F. Подстановка их в (4.21) и (4.22) дает формулы для расчета теплообмена излучением в виде
Проанализируем полученные формулы. 1. Если обе пластины абсолютно черные (e1 1, e2 1), то eпр=1, следовательно, поток теплоты, передаваемой излучением, максимальный. 2. Если одна пластина абсолютно черная (e1 1), то eпр=e2, следовательно, поток излучения определяется степенью черноты серой поверхности. 3. Если одна из пластин абсолютно белая (e1 0), то eпр=0, т.е., чтобы уменьшить поток излучения, достаточно уменьшить степень черноты одной поверхности. Эффективным способом уменьшения теплообмена излучением между поверхностями является постановка между ними экранов (тонких пластин типа фольги с высокой отражательной способностью), рис. 4.5. При наличии между пластинами п экранов со степенями черноты передаваемый от одной пластины к другой поток излучения рассчитывается по формуле (4.23), а приведенная степень черноты по формуле (4.25)
рассчитывается по (4.24). 4.1.5. Теплообмен излучением между двумя телами, Система таких тел изображена на рис. 4.6. Дано: Т1, e1, F1, Т2, e2, F2, Т1> Т2. Определить: поток излучения Q, Вт. Внутреннее тело 1 все свое излучение посылает на тело 2. Тело 2 часть своего излучения посылает на тело 1, а остальное – на себя. Угловые коэффициенты j1-2=1, j2-1= F1/ F2 . Подставив значения j1-2 и j2-1 в (4.21) и (4.22), получим расчетные формулы для потока излучения Q в виде
Проанализируем полученные формулы. 1. Если расстояние между телами мало (F1/F2 1), то т.е. в этом случае можно пренебречь кривизной поверхности тел и рассчитывать лучистый поток по формулам для двух параллельных пластин. 2. Если поверхность внутреннего тела мала по сравнению с поверхностью оболочки (F1/F2 0), то eпр=e1, а поток излучения определяется степенью черноты внутреннего тела
3. Если оболочка удалена от излучающего тела и имеет температуру, равную температуре окружающей среды (Т2=Тж), то (4.28) можно записать в виде
По формуле (4.29) рассчитывают лучистый поток, передаваемый от любых нагретых тел в окружающую диатермичную среду. Для уменьшения теплообмена излучением между телами ставят экраны (рис. 4.7). При наличии между телами, одно из которых расположено внутри другого, п экранов лучистый поток рассчитывают по формуле (4.26), а приведенную степень черноты по формуле (4.30)
рассчитывается по (4.27). Согласно (4.30) приведенная степень черноты, а следовательно, и поток излучения Q зависят от F1 и Fэi, т.е. от расстояния между телом и экранами.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1224)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |