Виды лучистых потоков

Основные положения лучистого теплообмена

Описание процесса

Процессы лучистого теплообмена получили широкое распространение в теплотехнике, ядерной энергетике, ракетостроении, металлургической промышленности и т. д.

Тепловое излучение представляет собой процесс распространения внутренней энергии излучающего тела путём электромагнитных волн. Электромагнитные колебания (волны) характеризуются длиной волны. Электромагнитными волнами называются электромагнитные возмущения, исходящие из излучающего тела и распространяющиеся в вакууме со скоростью света (3·108м/с).

При поглощении электромагнитных волн какими-либо другими телами, они вновь превращаются в энергию теплового движения молекул. Излучение свойственно всем телам и каждое из них излучает и поглащает энергию непрерывно, если температура тела не равна 0К. С увеличением температуры энергия тела увеличивается, а, следовательно, увеличивается и его излучательная способность. При этом изменяется не только абсолютная величина этой энергии, но и спектральный состав, который зависит от длины волны.

Классификация электромагнитного излучения в зависимости от длины

волны

Космическое - 0,05·10-9мм

γ-излучение – (0,05 - 0,1)·10-9мм

Рентгеновское - 1·10-9 - 2·10-5мм

Ультрафиолетовое - 2·10-5-0,4·10-3мм

Видимое – (0,4 – 0,8)·10-3мм

Тепловое – 0,8·10-3 – 0,8мм

Радиоволны > 0,2мм

 

Природа теплового и светового излучения одна и та же, поэтому законы, установленные для светового излучения справедливы и для теплового излучения. Единство природы светового и теплового излучения позволяет изучать законы лучистого теплообмена на световых моделях, что упрощает проведение эксперимента.

 

Виды лучистых потоков

 

Тело излучает тепловую энергию в виде непрерывного (сплошного) или прерывистого спектра по длинам волн.

Энергия излучения, испускаемая произвольной поверхностью в единицу времени по всевозможным направлениям полупространства и соответствующая узкому интервалу длин волн называется потоком монохроматического излучения . Суммарное излучение с поверхности тела по всем длинам волн спектра называется интегральным потоком излучения Q.

Интегральный поток, испускаемый с единицы поверхности, носит название поверхностной плотности потока интегрального излучения, Вт/м2

,

 

где dQ –лучистый поток, излучаемый элементарной площадкой dF, Вт.

Лучистый поток со всей поверхности соответственно

 

.

 

Если плотность потока интегрального излучения для всех элементов поверхности излучающего тела одинакова, то

 

.

 

Отношение плотности лучистого потока, испускаемого в бесконечно малом интервале длин волн, к величине этого интервала длин волн называется спектральной плотностью потока излучения

 

.

 

К важным понятиям теории излучения относится интенсивность излучения. Интенсивностью излучения называется количество лучистой энергии, испускаемое в направлении угла в единицу времени элементарной площадкой в пределах единичного элементарного телесного угла, отнесенное к проекции этой площадки на плоскость, ортогональную к направлению излучения. Интенсивность излучения зависит от природы тела, его температуры, длины волны, состояния поверхности, а для газов еще от толщины слоя и давления.

Понятие интенсивности излучения может относится к отдельным видам излучения, рассматриваемым ниже.

Излучение, которое определяется природой данного тела и его температурой, называется собственным излучением (Q, E).

Обычно тело участвует в лучистом теплообмене с другими телами. Энергия излучения других тел, попадая на поверхность данного тела извне, частично поглощается, частично отражается, а часть ее проходит сквозь тело.

Количество лучистой энергии, падающее на данное тело, называется падающим потоком (Qпад, Eпад).

Часть падающей энергии излучения, поглощенной данным телом, называется потоком поглощенного излучения (Qпогл, Eпогл). При поглощении лучистая энергия вновь превращается во внутреннюю энергию

 

,

 

где А – коэффициент поглощения тела.

Тела, которые поглощают всю падающую на них энергию, называются абсолютно черными телами (А=1). Тела, для которых спектральная поглощательная способность не зависит от длины волны, называются серыми телами (А≤1).

Часть падающей энергии, которую поверхность данного тела отражает обратно окружающим телам, носит название отраженного излучения (Qотр,Eотр)

 

.

 

При коэффициенте отражения R=1 тела называют зеркальными.

Часть падающей энергии излучения, проходящая сквозь тело, называется плотностью потока пропускаемого излучения (Qпроп,Eпроп)

 

.

 

Тела, которые пропускают всю падающую на них энергию, ничего не поглощая и ничего не отражая, называются прозрачными (D=1).

Суммарная плотность потоков собственного и отраженного излучения, испускаемого поверхностью данного тела, называется плотностью эффективного излучения

.

 

Эффективное излучение зависит от физических свойств и температуры данного тела, от физических свойств и температуры окружающих его тел, от формы, размеров, относительного расположения тел в пространстве.

Совместные процессы взаимного испускания, поглощения, отражения и пропускания энергии излучения различных тел называются лучистым теплообменом. 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 пространство. Результирующий поток может быть определен различными способами в зависимости от расположения условной расчетной поверхности.

По первому способу (Нуссельт)

 

.

 

По второму способу (О.Е.Власов)

 

.

В общем случае (Ю.А.Суринов) определяется разностью встречных потоков излучения

 

.






Дата добавления: 2016-07-11; просмотров: 5105; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.031 сек.