![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Основные термодинамические сведения
3.1.1 Излучение абсолютно черного тела
Переход теплоты в энергию излучения в телах связан с внутриатомными процессами, обусловленными температурными влияниями. Энергия излучения тела может поглощаться другими телами и вновь трансформироваться в теплоту. Передача теплоты излучением происходит в видимой (длина волны излучения l = 0,4 ¸ 0,76 мкм) и в инфракрасной (l = 0,76 ¸ 1000 мкм) областях спектра. При температурах в реальных теплотехнических процессах основная доля энергии излучается в ближайшей инфракрасной области (l =0,76-25 мкм). Излучение в видимой области спектра имеет существенное значение только при очень высоких температурах. Различают монохроматическое, или спектральное, и интегральное излучения. Спектральным (монохроматическим) излучением называется излучение в узком интервале длин волн от l до l + d l. Все описывающие его величины относятся к интервалу длин волн d l (или частот d n) и обозначаются индексом l (или n). Интегральным называется суммарное излучение во всем интервале длин волн от l = 0 до l = ¥. Абсолютно черным телом называется тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение, независимо от направления его распространения, спектрального состава и состояния поляризации. Излучение, испускаемое в любом направлении, характеризуется интенсивностью излучения. Спектральная интенсивность изучения (рисунок 3.1) определяется как энергия излучения, испускаемая в единицу времени, в единице узкого интервала волн d l, включающего длину волны l, единицей площади проекции элемента поверхности d Ар, перпендикулярной направлению (b, Θ), в единице элементарного телесного угла d w, осью которого является выбранное направление (b, Θ). Здесь b, Θ соответственно, полярный и азимутальный углы. Угловое положение Θ =0 произвольное. Рисунок 3.1 - Спектральная интенсивность излучения абсолютно черной поверхности
Спектральная и интегральная интенсивности излучения абсолютно черного тела связаны между собой интегральным соотношением:
Здесь индексы: ′ – величина, имеющая направление; в – абсолютно черное тело. Энергия излучения, испускаемая единицей площади элшемента абсолютно черной поверхности dA в единицу времени, в единице бесконечно малого интервала длин волн d l, включающего длину волны l,в единицу элементарного телесного угла dω, осью которого является направление (b, Θ), называется направленной спектральной силой излучения абсолютно черной поверхности е' l (l, β, Θ).
Для абсолютно черной поверхности
Уравнение (3.2) известно как закон Ламберта. Поверхности, излучающие по закону Ламберта, называются идеально диффузными поверхностями. Энергия излучения, испускаемая единицей площади поверхности dA в единицу времени, в единице интервала длин волн d l, включающего длину волны l, называется полусферической спектральной поверхностной плотностью потока излучения поверхности е' l (l). Для абсолютно черного тела
Энергия излучения в телесном угле, ограниченном пределами β1 и β2, а также Θ1 и Θ2, равна:
Закон спектрального распределения поверхностной плотности потока излучения Планка (излучение в вакууме) определяется выражением:
где С1 и С2 – постоянные: С1= h × с02 = 0,59544 × 10-16 Вт × м2, h – постоянная Планка, h = 6,626 × 10-34 Дж × с, с0 – скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме, с0 =2,9979 × 108 м/с; Длина волны l max, которой соответствует максимум поверхностной плотности потока излучаемой энергии е l в (l), определяется законом смещения Вина:
где С3 –постоянная, С3 = 2,8978 × 10-3 м × К
Полусферическая интегральная поверхностная плотность потока излучения равна:
Это соотношение известно как закон Стефана-Больцмана, Доля полусферической интегральной поверхностной плотности потока излучения, испускаемого в полосе спектра l 1 - l 2, определяется соотношением:
или
Имеются составленные таблицы значений
где
3.1.2 Определение радиационных свойств нечерных поверхностей
Степенью черноты e называется отношение энергии, излучаемой телом при температуре Т, к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Излучательная способность тела зависит от температуры тела, длины волны, которой соответствует испускаемое излучение, и угла, под которым испускается излучение. Попадая на какие либо тела, тепловое излучение может отражаться, поглощаться или пропускаться этими телами. Падающее излучение имеет свойства, присущие излучению источника. Отношения энергий поглощенного, отраженного и пропущенного телом излучения к энергии падающего на тело излучения называются, соответственно, поглощательной (a), отражательной (r) и пропускательной (d) способностями. Для спектрального и интегрального излучений различают направленные и полусферические степени черноты и поглощательные способности, двунаправленные, полусферические, направленно-полусферические и полусферически-направленные отражательные способности. Закон Кирхгофа устанавливает связь между способностями тела излучать и поглощать энергию:
Указанное равенство справедливо без ограничений для случая термодинамического равновесия в изотермической замкнутой полости /13/. Нечерными называются тела, коэффициенты поглощения которых менее 1. Все нечерные тела могут быть разделены по характеру спектра излучения на серые тела и тела с селективным излучением. Серым называется тело, которое поглощает одну и ту же долю падающего на него излучения во всем интервале длин волн. Серые тела обладают сплошным спектром излучения, подобным спектру излучения абсолютно черного тела, а их поглощательная способность во всем интервале длин волн в одинаковое число раз меньше, чем у абсолютно черного тела. В отличие от серых тел, тела с селективным излучением могут излучать и поглощать энергию лишь в определенных, характерных для каждого тела областях спектра.
3.1.3 Определение радиационных свойств с помощью классической электромагнитной тории
Классическая электромагнитная тория с использованием решений уравнений Максвела устанавливает связь между радиационными, электрическими и магнитными свойствами вещества. Для спектральной степени черноты металлов в направлении нормали предложена формула, известная как формула Хагена – Рубенса:
где п – показатель преломления металла; l 0 – длина волны излучения в вакууме, мкм; re – удельное электрическое сопротивление, Ом × см.
3.1.4 Равновесная температура
Общим критерием, определяющим свойства данной селективной поверхности, является отношение направленной интегральной поглощательной способности поверхности a ¢ (b, q, Т), подвергаемой воздействию падающего солнечного излучения, к полусферической интегральной степени черноты этой поверхности e (Т). Отношение a ¢ / e для падающего солнечного излучения является критерием, определяющим теоретическую максимальную температуру, которая может быть достигнута некоторой изолированной от других воздействий поверхностью при падении на нее солнечного излучения:
где Травн – достигнутая равновесная температура; qi = 1394 Вт/м2 – поверхностная плотность потока солнечного излучения; b - угол падения солнечного излучения.
Доля энергии излучения, испускаемого одной поверхностью и достигающего другой поверхности, определяется как угловой коэффициент между двумя поверхностями и зависит от геометрической ориентации поверхностей относительно друг друга. Рисунок 3.2 - Теплообмен излучением между двумя элементарными Угловые коэффициенты для расчета теплообмена между двумя элементарными площадками dA 1 и dA 2, между элементарной площадкой dA 1 и поверхностью конечных размеров А2, между двумя поверхностями конечных размеров А1 и А2 определяются, соответственно, соотношениями:
где b 1 и b 2 – углы между нормалями к площадкам и линией S, соединяющей их. Угловые коэффициенты dFd 2- d 1, F 2- d 1, F 2-1 определяются в соответствии с соотношениями взаимности:
Уравнение для определения потока результирующего излучения записываются в виде:
3.1.6 Теплообмен излучением между поверхностями конечных размеров
Рисунок 3.3
Плотность теплового потока между двумя серыми пластинами (рисунок 3.3) будет равна:
где e 1, e 2, Т1, Т2, соответственно, степени черноты и температуры пластин 1 и 2.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 72; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.226.239 (0.023 с.) |