Главная Процесс переноса теплоты



А. Радиационный метод

Радиационный метод является относительным методом. Он основан на сравнении излучения исследуемого тела с излучением абсолютно черного тела или другого тела с известным коэффициентом излучения (эталона). Для восприятия лучистой энергии служит приемное устройство, внутри которого помещается дифференциальная термопара. Один из спаев термопары воспринимает излучение, падающее с исследуемого тела; другой - с поверхности эталонного тела. Результирующий поток излучения определяется по термо-э. д. с. дифференциальной термопары, измеряемой гальванометром.

Коэффициент излучения исследуемого тела, имеющего вид плоской поверхности, вычисляется по соотношению (17-9), которое можно записать так:

Отсюда

yiOO J \ 100 J

(17-22)

где с - коэффициент излучения, Вт/(м-К).

Постоянная прибора k определяется из предварительных тари-ровочиых опытов, в которых вместо исследуемого тела используется эталон:

здесь <р, фэ-отклонения гальванометра в опытах соответственио с исследуемым телом и эталоном; 7i, Тз - их абсолютные температуры; Гг-абсолютная температура приемника излучения, К [Л. 44, 139, 143].

Б. Калориметрический метод

Калориметрический метод основан на непосредствеииом измерении потока результирующего излучения, поэтому он относится к абсолютным методам. Коэффициент излучения определяется также из зависимости (17-9):

(Г,/100)>-\гг/100)* • (17-23)

Форма исследуемого образца может быть различной. Необходимо при этом, чтобы поверхность системы, в которую помещается образец, была значительно больше поверхности образца или имела коэффициент излучения, близкий к коэффициенту излучения абсолютно черного тела [Л. 139, 210].

В. Метод регулярного теплового режима

В основу определения коэффициента излучения кладется зависимость (3-93) для Bl<gO,l и Fo>0,3-0,5

«=. (17-24)



где С - полная теплоемкость исследуемого образца; F - его поверхность.

Если образец участвует лишь в лучистом (радиационном) теплообмене, то коэффициент теплоотдачи будет равен радиационному коэффициенту теплоотдачи, определяемому из соотношения

a = a, = -jJ=Cf. (17-25)

Тогда, подставляя значение Ор в зависимость (17-24), получаем следующее расчетное уравнение для определения коэффициента излучения:

с=т-, (17-26)

где температурный фактор f, К\ равен:

\т) \ 100 J

f= " к-к (7-27)

с учетом того, что 1,2 выражается по зависимости (17-23).

Уравнение (17-26) показывает, что опыты сводятся к определению темпа охлаждения образца в порядке, обычном для регулярного теплового режима (§ 3-10).

Г. Метод нагревания с постоянной скоростью

Этот метод также относится к регулярному режиму. В отличие от предыдущего метода, в котором охлаждение образца проводится при постоянной температуре окружающей среды, в рассматриваемом методе она меняется во времени с постоянной скоростью. Опыты проводятся при Ро>0,3-=-0,5.

Опытный образец простой геометрической формы (например, в виде пустотелого цилиндра) помешается в толстостенный кожух, внутренние размеры которого мало отличаются от внешних размеров образца. В небольшом зазоре между ними создается низкое давление среды, в которой перенос теплоты за счет теплопроводности и конвекции отсутствует. Система образца с блоком нагревается с постоянной скоростью (dt/dx=consi).

Коэффициент излучения определяется из зависимости (17-12)

Q...=..../.[(y-()*]. (17-28)

где Ti и Тг - температуры образца и блока.

Поток результирующего излучения определяется по массе G, удельной теплоемкости Ср и скорости нагревания dt/dt образца:

Q... = GCp- (17-29)

Тогда приведенный коэффициент излучения для системы «образец- кожу.х» можно найти в зависимости

а затем - искомое значение коэффициента излучения образца с± при заданном коэффициенте излучения блока Сг.

.5- 387



17-t. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ МЕЖДУ ТЕЛОМ И ЕГО ОБОЛОЧКОЙ

А. Излучающая система без экранов

Рассмотим два тела, из которых одно находится в полости другого (рис. 17-4). Тело / - выпуклое, а тело 2 - вогнутое. Они имеют заданные размеры Fl и F2, поглощательные способности At и Az, степени черноты ei и ег, а также температуры Ti и Гг, причем Ti>T2.

Для определения искомой величины результирующего потока излучения используем зависимость (16-21). При наличии диатермичной промежуточной среды можно записать:

Q,.2 = Qзiг-2.ЛзФ.. (17-31)

где фг,1 - средний угловой коэффициент излучения. Он характеризует часть потока эффективного излучения, которая попадает со второго тела на первое по отношению К полному потоку эффективного излучения второго тела. Угловой коэффициент ф1,2=1, так как энергия, излучаемая первым телом, целиком попадает на второе тело.

Угловой коэффициент ф1,1=0 в соответствии с принятым допущеиием, что тело / - выпуклое. Величина ф2,20= 1-ф2, i характеризует долю энергии излучения тела 2 само на себя.

Для определения потока результирующего излучения используем метод сальдо [Л. 152]. Тогда в соответствии с зависимостью (16-24) получим:


(17-32)

Рис. 17-4. Система выпуклого тела с оболочкой.

Подставим в зависимость (17-31) соотношения (17-32); учитывая, что при стационарном режиме результирующие потоки излучения равны, получаем:

Q...,:,"" • (17-33)

Потоки собственного излучения могут быть выражены по закону Стефана - Больцмана через заданные температуры

(17-34)

2. = .(-Шр«" Q.=f.()<oe.

.1 (17-34) в (17-33), получаег

Подставляя формулы (17-34) в (17-33), получаем:

(17-35)

Для определенпя неизвестной величины ф». j положим временно, что температуры тел 1 и 2 одинаковы (Г1=Г2). В этом случае Qi,2=0.



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


0.0112