Главная Процесс переноса теплоты



Рис lG-2, Зависимость погло-щатсльпон способности от длины волны.

/ - абсолютно черное тело; 2 - серое тело; 3 - тело поглощением

селективным

В поле излучения, обозначается через (Эиад или £пад. Часть падающей энергии излучения, поглощенной данным телом, называется потоком поглощенного излучения (Спогл, -Епогп). При поглощении лучистая энергия вновь превращается во внутреннюю энергию.

Плотность потока поглощающей лучистой энергии погл, Вт/м:

£погл "Лхгад! (i6-14)

здесь Л - интегральная ноглощательная способность тела.

Тела, которые поглощают всю падающую на них энергию, называются абсолютно черными (А = \). Такое тело воспринимается зрением как черное тело; отсюда происходит название абсолютно черного тела. Если поверхность поглощает все лучи, кроме световых, она не кажется черной, хотя но лучистым свойствам она может быть близка к абсолютно черному телу, поскольку имеет высокую поглоща-тельную способность (например, лед и снег 4 = 0,95-f-0,98). Соотношение (16-14) может относиться к монохроматическому излучению, как н последующие зависимости. Спектральная ноглощательная способность Ау в общем случае может изменяться с длиной волны различным образом. В частном случае она может не зависеть от длины волны.

Тела, для которых спектральная ноглощательная способность не зависит от длины волны, называются серыми телами (рис. 16-2). Для серых тел .4=constl, 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 падающей энергии, которую поверхность данного тела отражает обратно окружающим его телам, носит название потока отраженного излучения. Плотность потока отраженного излучения £йтр, Вт/м2, равна:

£отр = Л£пад, (16-15)

где R - интегральная отражательная способность тела. Если процессы отражения от поверхности подчиняются законам геометрической оптики и i?=l, то поверхность тела называют зеркальной (блестящей); при идеально диффузном отраженпч ее называют абсолютно белой. При идеально диффузном (и.зотропном) отражении энергия отражается телом равномерно по всем [1анравленням независимо от направления падающего на поверхность излучения.

Часть падающей энергии излу-чения, проходящая сквозь тело, называется плотностью потока пропускаемого излучения fnpon, Вт/м:

fnpon =££пад, (16-16)

где D - интегральная пронускательная способность тела. Тела, имеющие интегральную пропускательную способность, равную единице, называются прозрачными илп диатермичными (тонкие слои сухого воздуха, слон одиоато.мных газов).



Тела, характеризующиеся величиной 0<D1, называют полупрозрачными (стекло, кварц, сапфир). Для многих твердых и жидких тел интегральная пропускательная способность принимается равной нулю, так как они практически являются непрозрачными.

Совместные процессы взаимного испускания, поглощения, отражении и пропускания энергии излучении в системах различных тел называются лучистым теплообменом, причем тела, входящие в данную излучающую систему, могут иметь одинаковую температуру Для тела, участвующего в лучистом теплообмене с другими телами, согласно закону сохранения энергии можно составить следующие уравнении теплового баланса (рис. 16-3):

£над=£погл-1-£отр-1-£проп (16-17)

ИЛИ A+R + D\,

если зависимость (16-17) поделить на Бпал и учесть предыдущие соотнощения.

Суммарная величина плотностей потоков собственного и отраженного излучения, испускаемого поверхностью данного тела, называется плотностью эффективного и з л у ч е н и я (рис. 16-3):


Рис 16-3. Классификации потоков излучения.

£эф - E+Eoip - Е + 7?£пад.

(16-18)

о d I

Эффективное излучение зависит не только от физических свойств и температуры данного тела, но и от физичесюгх свойств и температуры окружающих его тел. Кроме того, оно зависит от формы, размеров и относительного расположения тел в пространстве. Вследствие этих факторов физические свойства эффективного и собственного излучений различны. Различными оказываются и спектры нх излучения. Если поверхность тела имеет идеально диффузионное излучение и идеально диффузионное отражение, то его эффективное излучение будет также иде-

ально диффузионным. Понятие эффективного излучения впервые было введено О. Е. Власовым

Рис. 16-4. К определению потока результирующего излучения.

(1929 г.).

Лучистый теплообмен между телами определяется потоком результирующего излучения.

Результирующее излучение представляет собой разность между лучистым потоком, получаемым данным телом, и лучистым потоком, который оно 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 из теплового баланса относительно поверхности а - а,



расположенной внутри тела вблизи его поверхности с учетом, что £лро11-0:

<?рез=£-Епогл = £-ДЬпад- (16-19)

Второй способ (О. Е. Власова) состоит в определении 9рез из баланса относительно воображаемой поверхности б - б, находящейся вне тела, но вблизи его поверхности [Л. 23]:

<7рез=£эф-пац- (16-20)

В этом случае вследствие малого расстояния энергия излучении от тела полностью доходит до условной поверхности 6 - 6.

В общем случае плотность потока результирующего излучения определяется разностью .встречных потоков излучения, падающих на условную поверхность в - в (Ю. А. Суринов [Л. 175]):

9рез=£пад1-£пад2. (16-21)

Результирующий ноток излучения может быть величиной положительной, отрицательной и равной нулю (при равновесном излучении).

Между плотностями потоков результирующего и эффективного излучений может быть установлена математическая зависимость, если нз (16-20) выразить

Ea4 = 9pe3-f£na№ (16-22)

а из (16-19)

подставив (16-23) в (16-22), получим:

1 \J

(16-23)

(16-24)

Для черного тела Л = 1 и £эц,=£п, т. е. эффективное излучение вырождается Б собственное.

Из изложенного следует, что поверхностные плотности всех видов полусферического излучения, кроме собственного излучения, являются линейными функциями падающего излучения. Собственное излучение объединяется и увязывается с другими видами излучения через эффективное излучение.

Объемное излучение. Для среды, которая заполняет некоторый объем системы и может быть излучающей, поглошаюшей и рассеивающей, характерными являются объемные плотности потоков излучения Аналогично изложенному и в этом случае можно говорить об объемных плотностях собственного, поглощенного, рассеянного и других видах излучения.

Интегральной и монохроматической объемными плотностями потоков собственного излучения называются лучистые потоки, испускаемые

1 Объемное излучение характеризуется также объемной плотностью энергии излучения и, Лж/кК



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [121] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161


0.0118