Виды лучистых потоков

(некоторые определения)

Потоком интегрального излучения называют суммарную лучистую энергию, испускаемую с поверхности тела по всем длинам волн.

Потоком монохроматического или спектрального излучения называют лучистую энергию, испускаемую произвольной поверхностью тела в единицу времени по всем направлениям полупространства и соответствующую узкому интервалу длин волн от λ до λ+dλ.

Поверхностная плотность потока интегрального излучения Е_λ- величина, равная отношению плотности лучистого потока, испускаемого в интервале длин волн dλ, к величине этого интервала

Е_λ=dE/ dλ.

Плотность потока излучения может изменяться по определенным направлениям. Количество энергии, испускаемое в определенном направлении l, определяемым углом ψ с нормалью к поверхности n единицей элементарной площадки в единицу времени в пределах элементарного телесного угла dω, называется угловой плотностью излучения. По определению угловые плотности спектрального и интегрального излучения выражаются:

=>

К очень важным понятиям теории излучения относится интенсивность (яркость) излучения.

Интенсивность излучения – количество лучистой энергии, испускаемое в направлении угла ψ в единицу времени элементарной площадкой в пределах единичного элементарного телесного угла, отнесенное к проекции этой площадки на плоскость, ортогональную направлению излучения l:

Здесь и - интенсивности (яркости) спектрального и интегрального излучений;

ψ – угол, составленный нормалью к площадке и направлениям излучения.

Излучение, характеризующееся интенсивностью, одинаковое по всем направлениям, называется изотропным.Излучение, которое определяется природой данного тела и его температурой, называется собственным излучением (Q, Е).

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 в поле излучения, обозначается через Q_пад или Е_пад. Часть падающей энергии излучения, поглощенной данным телом, называется потоком поглощенного излучения (Q_погл, Е_погл). Плотность потока поглощающей лучистой энергии, Вт/м²

Е_погл=А∙Е_пад,

где А – интегральная поглощательная способность тела.

Тела, которые поглощают всю падающую на них энергию, называются абсолютно черными (А=1). Такое тело воспринимается зрением как черное тело.

Тела, для которых спектральная поглощательная способность не зависит от длины волны, называются серыми телами (А_λ=const≤1).

Часть падающей энергии, которую поверхность данного тела отражает обратно окружающим его телам, называется потоком отраженного излучения.

Е_отр=R∙Е_пад,

где R – интегральная отражательная способность тела.

Если процессы отражения от поверхности подчиняются законам геометрической оптики и R=1, то поверхность тела называется зеркальной (блестящей); при идеально диффузном отражении ее называют абсолютно белой. При этом отражении энергия отражается телом равномерно по всем направлениям независимо от направления падающего на поверхность излучения.

Часть падающей энергии излучения, проходящая сквозь тело, называется плотностью потока пропускаемого излучения

Е_проп=D∙Е_пад,

где D – интегральная пропускательная способность.

Тела, имеющие D = 1, называются прозрачными или диатермичными телами (тонкие слои сухого воздуха, слои одноатомных газов).

При 0≤ D≤1 тела называются полупрозрачными (стекло, кварц, сапфир).

Совместные процессы взаимного испускания, поглощения, отражения и пропускания энергии излучения в системах различных тел называются лучистым теплообменом. Причем, тела, входящие в данную систему, могут иметь одинаковую температуру (динамичное равновесие).

Согласно закону сохранения энергии, можно составить следующее уравнение теплового баланса

Е_пад=Е_погл+Е_отр+Е_проп

или A+R+D=1

Суммарная величина плотностей потоков собственного и отраженного излучения, испускаемого поверхностью данного тела, называется плотностью эффективного излучения.

Е_эф=Е_собс+Е_отр=Е_собс+R∙Е_пад

Физические свойства и спектры эффективного и собственного излучения различны. Эффективное зависит как от физических свойств и температуры данного тела – излучателя, так и окружающих тел.

Поток результирующего излучения – это количество теплоты, перенесенное от одного тела к другому в результате теплообмена излучением, т.е. это разность между лучистыми потоками, получаемым телом и тем, который оно посылает в окружающее пространство.

Найдем поток результирующего излучения q_рез для тела (1), которое посылает в сторону тела (2) собственное излучение (Е), эффективное излучение (Е_эф1). От тела (2) к телу (1) поступает падающее излучение Е_пад2.

Величину q_рез можно определить из тепловых балансов относительно некоторых поверхностей а или б, расположенных вблизи поверхности тела.

Е_рез=Е-Е_погл=Е-А*Е_пад

Е_рез=Е_эф-Е_пад

<404142 43 44 45 46 >

Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 645;