Теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты.

Теплопроводность при наличии внутренних источников теп­лоты. В технологических процессах сельскохозяйственного про­изводства в ряде случаев используется внутренний электриче­ский нагрев путем применения элементных нагревателей, ин­дукционных нагревателей, источников высокочастотного (ВЧ) или сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения. В непрерывно действующих установках указанные источники теплоты дейст­вуют постоянно, в связи с чем возникает необходимость расче­та стационарного температурного поля в телах различной фор­мы при наличии внутренних источников теплоты. Рассмотрим в качестве примера случай, когда нагреваемая среда (тело) имеет форму кругового цилиндра, радиус которого мал по сравне­нию с длиной (г ≤ l) а внутренние источники теплоты равно­мерно распределены по его объему.

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

Основные понятия и определения. Тепловое излуче­ние представляет собой процесс превращения внутренней энер­гии излучающего тела в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При попадании лучистой энергии на другое тело она частично поглощается им, превращаясь во внутреннюю энергию. Особенность теплообмена излучением заключается в том, что от­падает необходимость в непосредственном контакте тел. Излу­чение электромагнитных волн свойственно всем телам.

Излучение обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, а именно — непрерывностью электромагнитных волн и дискретностью, характерной для испускаемых частиц — фото­нов. Распространение излучения в пространстве определяется

волновыми свойствами, а энергия излучения — корпускулярными. Теп­ловое излучение характеризуется длиной волны λ и частотой колеба­ний v. При этом между ними име­ется зависимость v = C / λ, где С = З*10⁸ м/с — скорость распростране­ния света.

Излучение всех зависит от тем­пературы. С увеличением темпера­туры увеличивается внутренняя энергия тела и, как следствие, излу­чение тела.

Кроме температуры, излучение зависит от природы тела, состоя­ния поверхности, а для газов — также от толщины слоя и дав­ления. Большинство твердых и жидких тел излучают энергию во всех диапазонах длин волн. Чистые металлы и газы ис­пускают энергию только в определенных интервалах волн — так называемое селективное излучение.

При умеренных температурах, которые обычно встречаются в технике, в том числе в сельскохозяйственном производстве, из­лучение соответствует диапазону длин волн от 0,8-10~⁶ до 0,8х Х10~³ м. Они относятся к тепловому (инфракрасному) излу­чению.

Интегральный лучистый поток, излучаемый в единицу вре­мени с единицы поверхности по всем направлениям полусфери­ческого пространства и по всем длинам волн, называют поверх­ностной плотностью потока интегрального излучения, или излу-чательной способностью тела Е, Вт/м².

Отношение плотности потока излучения, испускаемого в бес­конечно малом интервале длин волн, к величине этого интервала, носит название спектральной плотности потока излучения, Вт/м³,