Главная Процесс переноса теплоты



ство экранов п; поглощательные способности их различны и не равны поглощательным снособностям тел / и 2, т. е

АФА,-,Ф ... фАфАфАг. (17-15) Найдем плотность потока результирующего излучения и температуры экранов, полагая, как и в предыдущем случае, что их тепловое сопротивление тенлопроводности пренебрежимо м Снова используем зависимость (17 сти п+ \ плоскопараллельных систем а.

31, 02 --31.

Рис 17-3 Система илоскопараллель-иых тел с произвольным числом экранов.

ало.

9) для полученной cobokvhho-, е ... (рис. 17-3):

100 )

100 J •

Qsn. 2 -An

, 100 I

(loo)

(17-16)

В этой системе (о-Ы) уравнений содержатся в качестве неизвестных величин температуры экранов и результирующий поток излучения.

Найдем плотность результирующего потока. Для этого из (17-16) выразим температурные перепады:

to л,

Л,.з. IIOOJ 100 •

A,,,, - ym j \ 100 j •

(17-17)

2 1

\ mj ут)

При стационарном тепловом режиме имеет место равенство Тогда суммирование уравнений (17-17) приводит к соотношению

Отсюда плотность потока результирующего излучения 9(..2)з = СоЛ(,.2,э •

где приведенная ноглощательная способность для рассматриваемой системы тел с экранами выражается зависимостью

(17-18)

- + -

Преобразуем эту зависимость, используя соотношение (17-10) применительно к каждой из систем а,б,в... Тогда



At, 2)В

It .21 Э -

ажет быть запис

Последняя зависимость может быть записана в окончательном виде:

(17-19)

где Л], а - поглощательная способность системы тел 1 и 2 при отсутствии экранов. Под знак суммы вошла величина, характеризующая тепловое сопротивление, обусловлеииое наличием экранов. С увеличением числа экранов это сопротивление возрастает. В частном случае, когда имеет место равенство

Л1,э1=Лв1,э2= ... =Лап,2,

система уравнений (17-17) приводится к зависимости

9(1.2) Э =

-п+1

Д.20

(Гоо)

100 )

(17-20)

Из нее следует, что плотность потока результирующего излучения при использовании п экранов, устанавливаемых на пути движения лучистой энергии, уменьшается в (п-Ы) раз. Этот же результат можно получить непосредственно из (17-18).

Вместо приведенной поглощательной способности в зависимости (17-18) может быть введен приведенный коэффициент излучения:

(1.2)3 - Л(, ,2) йо -

.2 S ( г», с.

(17-21)

Полный поток результирующего излучения получается путем умножения плотности этого потока иа поверхность тела.

Из полученных расчетных зависимостей следует, что расстояние экранов 01 нагретой поверхности тела 1 на величину результирующего потока излучения влияния не оказывает.

Искомые температуры экранов находятся из уравиеиий (17-17), в которых 9(1,2)э является уже найденной величиной:

ГТ,гу ГТ,у ?(..2)е

{ 100 j т) с„

Л.Э1 •

1Т,.х (Т,, у g(...)„ i / ZLV-«b£b r J ! L .

I 1001100 j с. Ai.,2 l,iooj c, \A.=i Ai,.2;

(j«xL(ilx. sm}1±7+1i1+ "4-" "

100 j \lVOJ c, \Au,tА,г,,Г--А,и-ЛУ

Для расчета полного результирующего потока необходимо еще учесть перенос тепла путем теплопроводности и конвекции через среду, заполняющую пространство между экранами.



с уменьшением расстояния между телами и экранами и уменьшением давления среды этот перенос тепла уменьшается. Если газовая среда находится под низким давлением, то такая многоэкранная система может бьеть использована в качестве надежной тепловой защиты (экранная изоляция).

17-3. КОЭФФИЦИЕНТ ИЗЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ и МЕТОДЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Для определения результирующих потоков излучения необходимо располагать данными по коэффициентам излучения. Коэффициент излучения является сложной функцией, зависящей от природы излучающего тела, его температуры, состояния иоверхности, а для металлов- от степени окисления этой поверхности. Для чистых металлов с полированными поверхностями коэффициент излучения имеет низкие значения. Так, при температуре ЮСС коэффициент излучения по отношению к его величине для абсолютно черного тела не превышает 0,1. Металлы характеризуются высокой отражательной способностью, так как из-за большой электропроводности луч проникает лишь на небольшую глубину. Для чистых металлов коэффициент излучения может быть найден теоретическим путем. Относительный коэффициент (степень черноты) полного нормального излучения для них связан с удельным электрическим сопротивлением рэ зависимостью

где рв - удельное сопротивление при 0°С, Ом-ммм.

Существуют данные для е„ металлов, полученные опытным путем [Л. 44, 21].

С появлением оксидных пленок на поверхности металлов степень черноты резко увеличивается и может принимать значения 0,5 и выше [Л. 134, 139]. Сплавы металлов имеют более высокую степень черноты. Степень черноты полупроводниковых материалов при ЮОС более 0,8. Тугоплавкие соединения (карбиды, бориды, силициды) имеют степень черноты порядка 0,5 и выше. Коэффициенты излучения диэлектриков выше, чем чистых металлов, и обычно уменьшаются с увеличением температуры.

Поглощательная способность зависит от тех же факторов, от которых зависит степень черноты. Кроме того, она зависит от природы падающего излучения. Поэтому иеносредственно измеренная величина степени черноты может отличаться от непосредственно измеренной величины поглощательной способности для того же тела при одинаковых условиях. В большинстве практических случаев это рааиичие незначительно и возможно определять значения поглощательной способности А по данным о степенях черноты.

Обычно в опытах измеряется относительный коэффициент излучения, так как непосредственное измерение поглощательной способности связано со значительными трудностями.

Опытное исследование интегральных коэффициентов излучения твердых тел может быть проведено следующими методами: радиационным, калориметрическим, методом регулярного режима и методом непрерывного нагревания с постоянной скоростью. Во всех методах перенос тепла за счет теплопроводности и конвекции должен быть пренебрежимо мал по сравнению с излучением.



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


0.0138