Оглавление:
Теплообмен излучением
- Нагретый объект (среда) является источником лучистой энергии. Последняя представляет собой энергию фотонов или электромагнитных волн. Возмущения в сложных молекулах и атомах возникают в массе нагретого тела (среды), в результате чего внутренняя энергия этого тела частично преобразуется в лучистую энергию. Процесс развития излучения путем преобразования внутренней энергии излучателя (среды) в лучистую энергию называется излучением м*.
Носителем лучистой энергии являются электромагнитные волны, которые в вакууме распространяются со скоростью света, равной примерно c = 300-10 м / с, и характеризуются длиной волны X и частотой колебаний V. перечисленные величины взаимосвязаны в следующих соотношениях: с = ЧХ. (ХІІІ-1） В зависимости от длины волны X различают ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи и др. (инжир. ХП1-1). Энергия теплового излучения передается электромагнитными волнами, а его длина (в мкм) находится в диапазоне около 0,3 мкмХ 50 Лис. Носитель энергии излучения наряду с волной обладает свойствами мелких частиц.
Внешнее излучение, проходящее через внутреннюю часть сферы, почти полностью поглощается, поскольку обратный выход излучения через небольшое отверстие затруднен в результате отражения от стенки. Людмила Фирмаль
Излучение можно рассматривать как поток определенных частиц, называемых фотонами или фотонами. Термин «излучение» («радиация») относится к комбинации электромагнитных волн или фотонов. Энергия кванта связана с частотой колебаний эквивалентного электромагнитного поля. Представление энергии 1 Кванта можно представить следующим образом: (Xii1-2） е = АВ、 Где h = 6.63 * 10 ″ ⁸ J-сек-постоянная Планка. Электромагнитное, или квантовое, обладает не только энергией, но и импульсом[31].
Абсолютное значение 1 Кванта равно -. Передача тепла происходит за счет излучения между 2 объектами: нагрев (температура 71) и низкая температура (температура 7J (Tx>Tₛ)). Это выглядит так: нагретое тело излучает энергию в окружающее пространство в виде электромагнитных волн или фотонов, которые затем передают ее холодному телу, где лучистая энергия преобразуется во внутреннюю энергию и температура холодного тела повышается. Процесс преобразования энергии излучения во внутреннюю энергию поглотителя (среды) называется поглощением.
Все тела непрерывно излучают и поглощают лучистую энергию так, что 2 объекта одинаковой температуры составляют изолированную систему. Оба тела непрерывно выделяют и поглощают энергию излучения, но как внутренняя энергия, так и температура объекта остаются неизменными. Электромагнитные колебания различных частот или длин волн передают различное количество энергии излучения в единицу времени с единичной поверхности объекта. radiator. At в заданном диапазоне частот количество передаваемой энергии зависит от температуры и физических характеристик организма.
Таким образом, распределение энергии по частоте спектра также зависит от температурных и физических характеристик излучателя. Он вводит понятие полностью черного тела. При этой температуре объект, характеризующийся наибольшей энергией излучения на всех частотах, по сравнению с собственным излучением других (не черных) объектов, называется абсолютным черным.
Поэтому, полное черное тело испускает максимальное тепловое излучение на некотором temperature. At в то же время, полностью черное тело полностью поглощает все излучение, которое входит модель полного черного тела для поглощения излучения, например, полой сферы с очень маленькими отверстиями в оболочке, площадь которой F намного меньше площади внутренней поверхности F сферы, то есть Fj / F1.
Если температура стенок сферы поддерживается постоянной, то излучение Прогулка по стене и термодинамическое равновесие. В этих условиях лучистая энергия (или объемная плотность энергии лучистого фотона) определяется только температурой стенок. Такое излучение называется равновесным тепловым излучением. Твердое состояние имеет непрерывный спектр излучения и газ рывков. Последний не включает в себя все частоты, но некоторые из них характеризуются определенным набором частот: например, частота—v₃ от первого v₂, частота 2-го v₃ и т. д., не входит в такой спектр.
Твердые тела выпускают и поглощают поверхность (тонкий слой) и количество газа. До Количество лучистой энергии, которое передается в единицу времени через любую поверхность, называется лучистым потоком, и? Она представлена And. It отличает монохроматический лучистый поток от интегрированного лучистого потока. Излучение, которому соответствует достаточно узкий диапазон частот (длина волны), может характеризоваться определенной величиной частоты (длины волны), называемой монохроматическим излучением.
- Излучение, соответствующее всему спектру частот (длин волн) в бесконечном диапазоне, называется интегральным излучением. Лучистый поток, проходящий через единицу поверхности в возможном направлении в пределах полусферического телесного угла (J = 2l), называется плотностью Лучистого потока и измеряется в ваттах на квадратный метр. Метр (Вт / Ф *） £ = ^. Объемный лучистый поток, который относится к единице объема лучистой среды в пределах телесного угла (==4l), называется линией l-t при 1 кубической дозированной мощности. Метр (Вт /м3） (ХШ-3） (ХІІІ-4）.
Интенсивность излучения Радиальный поток, распространяющийся в этом направлении и связанный с единицей основного телесного угла, где осью является направление выделения s, а единицей поверхности, расположенной в этой точке перпендикулярно этому направлению dF (рис. XIII-2), называется интенсивность, или I, которая приблизительно равна p. /, = (XI11-5） Здесь d£2-Базовый телесный угол, по определению площадь dF₂, отсеченная при базовом телесном угле на сфере, равна отношению мощности 2 радиуса этой сферы (рис. XIII-2 n XIII-3). К2 = 4£. (ХІІІ-6） Размер области dF₂ (рис. XIII-4) равен произведению 2 дуг dFₜ= Р> (ХІ П-7）.
Излучение, интенсивность которого 1 не зависит как от координат области поверхности излучения dF, так и от направления излучения (угол 0), называется диффузным отражением. Людмила Фирмаль
Для реального изотропного объекта величина I (XIII-5) зависит только от направления плоскости излучения и направления излучения (угол 0) для области dFt, а также для изотропного объекта. То есть, I==.In природа нет тела, которое излучает рассеянное излучение. Для диффузного излучения на основе X1II-5 и XIII-6) его можно описать следующим образом: £ = / ₛcos0dQ Уравнения (XIII-3、 Е = / $ Д Ф> jjsmOcos > 9de = л /. (XI С-8） Формула (XIII-8) устанавливает зависимость между плотностью потока излучения Е и интенсивностью полусферического диффузного излучения/.
Указывает количество энергии излучения, испускаемого устройством Площадь поверхности на единицу РНС. Он. Определение элемента сайта^ io ^ n ^ ^ 7) d- Во времени, блок телесный угол в любом направлении- / = Количество выделяемой энергии Мины во всех направлениях / in (ХШ-9) диффузное излучение nii можно выразить как количество энергии, излучаемой в направлении нормали, следующим образом (см. Рисунок XIII-2): / ₑ= /osкос9. (ХІІІ-10） Отношения (XIII-10) составляют содержание закона Ламберта. Этот закон действует только в идеале-диффузное излучение Полностью черное тело.
Для реальных объектов зависимость в/ В от направления (угол 0) определяется экспериментально, и результат отображается в виде: (X11H1） Обучение (ХІІІ-12） Интеграция (XIII-12） Падающее излучение-сфера Время dr также определило передачу. Дано представить 4л, мы получаем XIII-14） = 4l называется пространственной плотностью Полученные формулы для плотности потока излучения, интенсивности излучения и пространственной плотности падающего излучения справедливы как для интегрального, так и для монохроматического radiation. In в последнем случае сумма, включенная в приведенную выше формулу, обозначается показателем степени v или L.
Например, формула для монохроматического излучения (XIII-14) имеет вид、 И » = — 4л /«. (ХІІІ-14а） (ХІІІ-15） (ХІІІ-16） (ХІІІ-17） Взаимодействие потока излучения с объектами (средами) Поток излучения, поступающего в тело (среду)2dec, в общем случае можно разделить на 3 части: 1 поглощает phoogy, другая 1 отражается QOTₚ, а третья проходит через тело? Основываясь на законе сохранения энергии, можно написать: Рецессия= » Яогл + ?ИК + » гайка- Я введу обозначения Дорога рецессии? Эфир. Где а-поглощающая способность. R-коэффициент отражения. O-коэффициент пропускания.
Различают спектральное поглощение и интегральное поглощение, отражательную способность и коэффициент пропускания. Учитывая принятые обозначения, выражение (XIII-15)можно представить в виде: А + Р + Д = 1. Рассмотрим ограничительные случаи. Если R = 0, D = 0 и A = 1 для объекта, то он поглощает всю поступающую энергию излучения и называется абсолютно Для тела, если A = 0; D = 0 n R = 1, оно отражает всю поступающую лучистую энергию и называется совершенным белым с рассеянными отражениями, или зеркалом с отражениями, подчиняющимися законам геометрической оптики.
В природе нет абсолютно никакого белого известкового тела. = 0; если R = 0 и D = 1, то лучистая энергия проходит и называется (прозрачной). Для упрощения сложных ситуаций, возникающих при передаче тепла излучением между реальными объектами, где отношения в целом (XIII-15) справедливы, вводятся ограничительные характеристики. Рассмотрим простейшую систему первого и 2-х радиаторов 2-го радиатора. Плотность потока излучения, нос. Например, в пространстве первого объекта можно представить плотность потока собственного излучения 1-го объекта, то есть, отток отраженного излучения 2-го объекта.
Эта сумма называется Плотность текучести собственного излучения,£, ω₆, зависит от температуры и физических свойств исходного объекта. Плотность потока отражения EOTV зависит от собственной плотности потока Er sob 2-го тела. Это называется способностью 1-го тела-L глотать. Можно определить из выражения В рассматриваемом случае количество теплоты, передаваемой от 1-го объекта ко 2-му объекту, определяется из уравнения. (XI11-20） Здесь.,£, РЭС-плотность потока результирующего излучения «„,.“- io-плотность потока поглощенного излучения-часть собственного излучения 2-го объекта, поглощенного первым объектом.
Таким образом, для определения величины ft, 2 необходимо уметь находить плотность потока и его поглощающую способность собственного излучения объекта, участвующего в радиационном теплопередаче. Удельная плотность потока излучения£2, co 11e. » сова использует закон теплового излучения. Абсорбционная способность организма определяется экспериментально.
Смотрите также:
| Теплоотдача при кипении жидкости | Законы теплового излучения |
| Критическая плотность теплового потока | Теплообмен излучением между параллельными пластинами, разделенными прозрачной средой |
