Радиационный перенос
Поверхность любого тела испускает энергию электромагнитного излучения.
Излучение – это перенос электромагнитной энергии в прозрачной среде. Свойства излучения от его длины волны λ или частоты f = с/λ, где с- скорость света. Количество энергии, переносимой в единицу времени (поток энергии) через единичную площадку, называется плотностью потока излучения, φ, Вт/м2. То же в единичном диапазоне длин волн называется спектральной плотностью потока излучения, φλ, единица измерения (Вт/м2) или Вт/(м2*мкм). Φλ*Δ λ -плотность потока энергии в узком спектральном диапазоне Δλ.
Рис.3.2. Шкала длин волн электромагнитного излучения и его различные диапазоны.
Количество энергии ΔЕ, поглощаемой пластинкой за время Δt, можно определить, зная её площадь и теплоёмкость, и измеряя повышение её температуры в результате поглощения излучения. Если излучение падает только на одну сторону пластинки, то
φ=ΔЕ/ΔА*Δt (3.22)
Поток излучения реального тела с излучательной способностью ε, площадью А и абсолютной температурой Т равен:
Ри=ε*σ*А*Т4, (3.23)
где σ- 5,67*10 -8Вт/(м2*К) – постоянная Стефана- Больцмана.
Серые тела имеют диффузно излучающую поверхность, у которой коэффициенты
ε=α=(1-ρ)- постоянные, не зависящие от температуры поверхности, длины волны и угла падения излучения. Такое тело хорошо моделирует свойства многих непрозрачных тел, находящихся в потоке солнечного излучения, когда их температура не превышает
2000С и спектральный диапазон излучения – от 0,3 до 15мкм. При анализе лучистого энергообмена между серыми телами достаточно учитывать поглощение, отражение и переизлучение. В случае только двух тел поток лучистой энергии от тела 1 к телу 2 можно представить в виде:
Р12=σ*А1*Б/12(Т14-Т24), (3.24)
где обменный коэффициент Б/12 зависит от коэффициента формы Б12, отношения площадей А1/А2 и излучательных свойств ε1 и ε2. Для чёрных тел Б/12=Б12.
Термическое сопротивление при лучистом теплообмене.
Уравнение (3.24) запишем в виде:
Р12 = А1*Б/12*σ*(Т12- Т22)*(Т1+ Т2)*(Т1- Т2), (3.25)
Сравнивая (3.1) и (3.24) заключаем, что сопротивление потоку излучения тела 1 равно:
Rи = [A1*Б/12*σ*(T12+ T22)*(T1+ T2)]-1, (3.26)
но так как (Т1- Т2) <<Т1*Т2
Rи≈ 1/(4*σ*A1*Б/12T3ср), (3.27)
где Тср = (1/2)*(Т1 + Т2) –средняя температура.
Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 867;