Лучистый теплообмен между телами

К расчету лучистого теплообмена между телами можно подойти по разному. Если данное тело рассматривать обособленно от других тел, то в этом случае задача сводится к определению количества энергии, теряемой телом в окружающую среду. Составляя энергетический баланс, получим:

q ₁ =Е_{1 эф} –Е_{2 эф} =Е₁– А₁Е_{2 эф} ,

где Е₁–собственное излучение тела; Е_1эф =Е₁+(1–А₁)Е_{2 эф} –эффективное излучение тела; Е_{2 эф}–извне падающее на тело эффективное излучение окружающих тел.

Энергия падающего излучения может быть определена путем измерения при помощи специальных приборов–радиометров или актинометров.

Приведенный способ расчета применяется в тех случаях, когда температура и лучеиспускательная способность окружающих тел неизвестны. В теплотехнических же расчетах обычно требуется рассчитать лучистый теплообмен между телами, размеры и температура которых известны. Рассмотрим случай теплообмена между двумя параллельными плоскостями. В этом случае:

q _1-2 =Е_{1 эф} –Е_{2 эф}; (3.12)

Е_{1 эф} =Е₁+(1– А₁)Е_{2 эф}; (3.13)

Е_{2 эф} =Е₂+(1–А₂)Е_{1 эф}. (3.14)

Решая систему (3.13), (3.14) относительно Е_{1 эф} и Е_{2 эф} получаем:

Е_{1 эф} (3.15)

Е_{2 эф} (3.16)

Подставляя полученные значения (3.15) и (3.16) в уравнение (3.12) получим:

q _1-2 (3.17)

Произведя преобразования согласно уравнениям Е с_о и А , получим:

Вт/м² (3.18)

где –приведенная степень черноты системы тел, между которыми происходит процесс лучистого теплообмена.

Описанным методом может быть решена задача лучистого теплообмена между двумя поверхностями в замкнутом пространстве, когда одна из поверхностей облекает другую.

Окончательно расчетная формула имеет вид:

Вт, (3.19)

где (3.20)

Формулы (3.19) и (3.20) применимы для тел любой формы, лишь бы меньшее из них было выпуклым. Они применимы для расчета лучистого теплообмена между длинными цилиндрами, а также когда выпуклое тело 1 и вогнутое 2 образуют замкнутое пространство. Везде в качестве расчетной принимается меньшая из поверхностей.

Чтобы интенсифицировать теплоотдачу лучеиспусканием необходимо увеличить температуру излучающего тела и усилить степень черноты системы. Наоборот, чтобы уменьшить теплоотдачу, необходимо снизить температуру излучающего тела и уменьшить степень черноты. В тех случаях, когда температуру изменять нельзя, для снижения теплоотдачи лучеиспусканием, а также для защиты от него обычно применяют экраны. Если между двумя плоскими параллельными поверхностями поместить тонкостенный экран, например, из белой жести, то количество переданной теплоты путем лучеиспускания при одинаковой степени черноты поверхностей и экрана уменьшается в 2 раза, при двух экранах в 3 раза и т.д.