Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
6.6. Определить температуру, до которой нужно нагреть черную поверхность, чтобы 20% ее энергии излучения приходилось на видимую область спектра.
6.7. Вольфрамовая нить лампы фотософита имеет температуру 3500 К. Предполагая, что нить излучает как черное тело, найти, в каком соотноше*
Излучение 361
нии распределяется полная энергия излучения, испускаемого нитью в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях. Повторить расчеты для обычной вольфрамовой нити, имеющей "температуру 2500 К.
6.8. Вывести закон Вина [уравнение (6.3)] путем дифференцирования закона Планка.
6.9. Показать, что постоянная Стефана — Больцмана равна
6.10. Предположим, что требуется выбрать один из двух материалов, который предполагают использовать для облицовки большого административного здания. Первый материал пропускает 60% энергии падающего излучения в интервале длин волн 0,3-Ю-6 — 0,6-Ю-6 м и 20%—в интервале 0,6•1O-6 — 40•1O-6 м. Второй материал пропускает 40% энергии падающего излучения в интервале длин волн 0,3-Ю-6 —2-Ю-6 м и 30% в интервале 2-10-6 — 30•1O-6 м. При других длинах волн материалы непрозрачны. Здание расположено в местности, где приблизительно 80% потребляемой энергии используется для кондиционирования воздуха и только 20% для нагревания. Какой материал Вы выберете и по каким причинам?
N,6.11. Теплица сооружена из кварцевого стекла, которое пропускает 92% энергии падающего излучения в интервале длин волн 0,35-Ю-6 — 2,7-Ю-6 м. Полагая, что стекло совершенно непрозрачно для малых и больших длин волн, рассчитать долю солнечного излучения (в %%), которая достигает грунта, если Солнце излучает как черное тело при температуре 5550 К. Если средняя температура грунта 300 К и он излучает как черное тело, рассчитать долю энергии излучения (в %%), испускаемого грунтом, которую пропускает стекло в окружающее пространство.
6.12. Поверхность имеет температуру 500 К и монохроматическую излу-чатеяьную способность
ея — 0.002Я-10( ея=-0,19
е* = °
где К измеряется в метрах. Определить интегральную излучательную способность/ поверхности.
6.13. Определить поглощательную способность поверхности из задачи 6.12, если падающее на поверхность излучение исходит от черного тела при температуре а) 500 К и б) 1000 К.
6.14. Поверхность имеет температуру 1000 К и монохроматическую поглощательную способность
ак = 0,5 (Я • 106 — 0,5) ах =» 0,5
при 0<Л<5-Ю"6 м, •0,01 при 5-10~6 м <Л< 100-10"6 м, при
100.10""6 м < Я,<200-Ю-6 м,
при 200 • 10~6 м < X < оо,
при 0 < А, < 0,5-10'6 м,
при 0,5 -10"6 м < X < 1,5 • 10"6 м,
при 1,5 -10~6 м < % < 2,0 • 10"6 м,
при 2 • 10"6 м < А < оо,
362 Глава 6
где Я измеряется в метрах. Определить интегральную поглощательную способность поверхности, если источником падающего излучения является чер« ное тело при а) 5000 К и б) 500 К.
6.15. Монохроматическая излучательная способность реальной поверхно* сти аппроксимируется выражениями
= 0 при 0<Л < 2- 10"6 м,
=:0,2 при 2 - І0"6 м<Л <8 -10"6 м,
h = 0,4 ДЛЯ 8- 10~6 м<Л< 25-10"6 м
= 0 ДЛЯ 25 . Ш"6 м < Я< оо.
а) Рассчитать интегральную излучательную способность поверхности, когда ее температура 800 К. б) Рассчитать интегральную поглощательную способность поверхности, если падающее на поверхность излучение исходит от черного тела при температуре 1000 К.
6.16. Спутник Земли нужно покрыть специальным терморегулирующим покрытием Имеются две краски. Монохроматические излучательные способности красок показаны на рисунке. Принимая, что Солнце излучает как черное тело при 5550 К, рассчитать интегральную поглощательную способность обеих красок по отношению к солнечному излучению. Какая из красок будет поглощать больше солнечной энергии?
- Краска 2
г -
I I Краска 1
i i i \ >
Длина волны Я, мкм К задаче 6.16.
6.17. Спутники, покрытые красками, описанными в задаче 6.16, перед выводом их на орбиту испытывают в имитаторе космоса. Спутник, покрытый краской 7, принимает равновесную температуру 550 К, а покрытый краской 2, — температуру 450 К. Определить интегральную излучательную способность обеих красок.
6.18. Поверхность имеет направленную излучательную способность, опре* деляемую зависимостью є(0) =0,60 cos 9, где 0 — угол, измеренный относи* тельно нормали к поверхности. Определить величину полусферической излу чательной способности поверхности.
6.19. Используя метод натянутых нитей, получить выражение для углового коэффициента излучения F^2 для показанной на рисунке геометрий, бесконечно протяженной в направлении, перпендикулярном к плоскости страницы. Построить график F1^2 в функции Ыа и сравнить с результатами, ДО*
Излучение 363
казанными на рис. 6.16.
2
К задаче 6.19.
6.20. Определить величину углового коэффициента между небом и бес* конечно длинной трубой радиусом г, лежащей на земле.
6.21. Определить величину углового коэффициента между небом и бесконечно длинной трубой радиусом г, наполовину закопанной в землю.
^ 6.22. Показать, что угловой коэффициент FdAi^A2 для элемента плоской поверхности и прямоугольника будет равен
