Защита от излучения с помощью экранов

Часто бывает необходимо уменьшить результирующий поток излучения между телами, например, чтобы снизить тепловые потери из высокотемпературной установки, оградить датчик температуры в газовом объеме от нагрева излучением высокотемпературных стенок, защитить человека от воздействия высокотемпературного излучения и т.п. В таких случаях устанавливают непрозрачные для теплового излучения экраны. Воспользуемся схемой для вывода расчетного соотношения при установке одного плоского экрана. Требуется определить результирующий поток излучения.

Теплообмен излучением в системах различной конфигурации

Основной идеей вывода является равенство результирующих потоков по обеим сторонам экрана, так как в противном случае его температура изменялась бы во времени - увеличивалась, если подводится тепла больше, чем отводится, или уменьшалась в противоположной ситуации. Для каждого из промежутков «1-Э» и «Э-2» можно воспользоваться формулой (6.45):

.

Значки тождества показывают, что мы просто ввели обозначения для длинных выражений в знаменателе, используя так называемые приведенные степени черноты. Перенося в левые части знаменатели правых частей и складывая оба уравнения, мы исключаем неизвестную температуру экрана и получаем для плотности результирующего потока формулу:

.

(17.3)

В исходной ситуации без экрана результирующий поток был:

.

Сравнивая два последних выражения, мы видим, что добавление экрана приводит к появлению в знаменателе дополнительных слагаемых, то есть к уменьшению результирующего потока.

Чтобы вывести запоминающееся правило, предположим, что степени черноты всех поверхностей одинаковы. Тогда все приведенные степени черноты также одинаковы, и при установке одного экрана мы получаем двукратное уменьшение результирующего потока:

,

а при установке N экранов:

.

(17.4)

Еще более эффективную защиту можно обеспечить, применяя экраны с низким коэффициентом поглощения ( степени черноты), например, алюминиевые ( ).