Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Связь лучистых потоков
Перечислим виды лучистых потоков: падающий (Qпад), отраженный (Qотр), поглощенный (Qпогл), пропущенный (Qпроп), собственный (Qсоб), результирующий (Qрез). Сумма собственного и отраженного излучения называется эффективным излучением тела:
Ранее было введено понятие результирующего излучения
Получим связи лучистых потоков на примере: пусть на тело с известными температурой (Т), степенью черноты (e) и площадью поверхности (F) падает поток излучения Qпад, рис. 4.2. Часть этого излучения поглощается (Qпогл), часть отражается (Qотр). Сумму собственного (Qсоб) и отраженного (Qотр) излучений называют эффективным излучением (Qэф). Результирующее излучение согласно (4.10), характеризуется разностью поглощенного (Qпогл) и собственного (Qсоб) излучений или падающего (Qпад) и эффективного (Qэф):
Если поглощенное излучение тела Qпогл = А Qпад подставить в (4.10), разрешить формулу относительно Qпад и подставить в (4.11), то получим
откуда а с учетом (4.6) и (4.8) связь между эффективным и результирующим потоками запишется в виде
или
Уравнения (4.12), (4.13) широко используются при расчетах лучистого теплообмена между телами. 4.1.3. Теплообмен излучением между двумя телами, Пусть имеем два тела, для которых даны площади излучающих поверхностей (F1, F2), температуры (Т1, Т2, причем Т1> Т2), степени черноты (e1, e2), рис. 4.3. Излучение, посылаемое первым телом по всем направлениям полусферического пространства, – эффективное излучение (Qэф1). Часть этого излучения, , попадает на второе тело. Отношение
называется коэффициентом облученности, второго тела первым, или угловым коэффициентом. Угловой коэффициент, 0£ j £ 1, не зависит от свойств и температуры тел, а определяется только геометрическими параметрами: формой, размерами тел, расстоянием между телами и взаимной ориентацией их. Аналогично для второго тела
Существуют аналитические, графические и экспериментальные методы определения угловых коэффициентов в различных системах тел. Для наиболее распространенных систем излучающих тел приводятся формулы для расчета угловых коэффициентов в справочниках. На основании (4.14) и (4.15) имеем
Разность и есть лучистый поток, передаваемый от первого тела ко второму,
где
Решение системы уравнений (4.16) – (4.20) дает следующие формулы для расчета теплообмена излучением между двумя телами, произвольно расположенными друг относительно друга в пространстве:
степень черноты. 4.1.4. Теплообмен излучением между двумя бесконечными Для двух параллельных неограниченных пластин площадью F, с температурами Т1 и Т2 и степенями черноты (e1 и e2) (рис. 4.4) справедливы равенства j1-2=j2-1= 1, F1= F2= F. Подстановка их в (4.21) и (4.22) дает формулы для расчета теплообмена излучением в виде
Проанализируем полученные формулы. 1. Если обе пластины абсолютно черные (e1 1, e2 1 ), то eпр= 1, следовательно, поток теплоты, передаваемой излучением, максимальный. 2. Если одна пластина абсолютно черная (e1 1 ), то eпр=e2, следовательно, поток излучения определяется степенью черноты серой поверхности. 3. Если одна из пластин абсолютно белая (e1 0 ), то eпр= 0, т.е., чтобы уменьшить поток излучения, достаточно уменьшить степень черноты одной поверхности. Эффективным способом уменьшения теплообмена излучением между поверхностями является постановка между ними экранов (тонких пластин типа фольги с высокой отражательной способностью), рис. 4.5. При наличии между пластинами п экранов со степенями черноты передаваемый от одной пластины к другой поток излучения рассчитывается по формуле (4.23), а приведенная степень черноты по формуле (4.25)
рассчитывается по (4.24). 4.1.5. Теплообмен излучением между двумя телами, Система таких тел изображена на рис. 4.6. Дано: Т1, e1, F1, Т2, e2, F2, Т1> Т2. Определить: поток излучения Q, Вт. Внутреннее тело 1 все свое излучение посылает на тело 2. Тело 2 часть своего излучения посылает на тело 1, а остальное – на себя. Угловые коэффициенты j1-2 =1, j2-1 = F1 / F2. Подставив значения j1-2 и j2-1 в (4.21) и (4.22), получим расчетные формулы для потока излучения Q в виде
Проанализируем полученные формулы. 1. Если расстояние между телами мало (F1 / F2 1 ), то т.е. в этом случае можно пренебречь кривизной поверхности тел и рассчитывать лучистый поток по формулам для двух параллельных пластин. 2. Если поверхность внутреннего тела мала по сравнению с поверхностью оболочки (F1 / F2 0 ), то eпр=e1, а поток излучения определяется степенью черноты внутреннего тела
3. Если оболочка удалена от излучающего тела и имеет температуру, равную температуре окружающей среды (Т2=Тж), то (4.28) можно записать в виде
По формуле (4.29) рассчитывают лучистый поток, передаваемый от любых нагретых тел в окружающую диатермичную среду. Для уменьшения теплообмена излучением между телами ставят экраны (рис. 4.7). При наличии между телами, одно из которых расположено внутри другого, п экранов лучистый поток рассчитывают по формуле (4.26), а приведенную степень черноты по формуле (4.30)
рассчитывается по (4.27). Согласно (4.30) приведенная степень черноты, а следовательно, и поток излучения Q зависят от F1 и Fэi, т.е. от расстояния между телом и экранами.
|