Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Для Солнца
(?бл)маВД = (1-287 • Ю-5) (5800)6 = 8,45 • 10'* Вт/м3.
Излучение 273
Для лампы накаливания
(Я*х)м«с = (1'287 ' l°-5) (280°)5 = 2>21 ' 1012 Вт/м3-
в) Величина /,макс определяется по закону Вина [формула (6.3)].
2 898 • 10"~^ —7
Для Солнца Ямакс = ' conn-=^5,00 •IO м (в видимой области длин
волн).
2,898-10 6 , Л. 1Л_6 / Для лампы ЛМакс —-2800-' М ^В инФРаікРаснои части спек*
тра).
г) Долю полной энергии излучения, приходящуюся на видимую (3,8 X XlO""7 м < А, < 7,6-Ю-^7 м) область, можно определить с помощью радиа* ционных функций табл. 6.1.
Для Солнца
X1T *= (3,8. Ю-7) 580Q «= 2,204 • 10~3 м • К, X2T ** (7,6 • Ю-7) 5800 =5= 4,408 • І0-3 м • К.
[Доля полной энергии излучения"! _ EfrjO -> X2T) — ?fr (0 -> %\Т) в видимой области J 0т* ^
= 0,5500 - 0,1017 = 0,4483 = 44,83%.
Для лампы
X1T = (3,8. Ю-7) 2800 = 1,064 • Ю-3 м . К, X2T = (7,6. Ю-7) 2800 = 2,128 • Ю-3 м • К.
[Доля полной энергии излучения"]_ Еь (0 -> %%Т) + (0 -> Ям Г) _ в видимой области J afi
= 0,0886 — 0,0009 = 0,0877 = 8,77%.
Заметим, что максимум солнечной энергии находится в видимой части спектра и более 40% полной солнечной энергии может воспринимать глаз человека. С другой стороны, энергия излучения ламп накаливания на участке видимого спектра составляет менее 10% полной энергии. Остальные 90% энергии рассеиваются в виде инфракрасного излучения, и эту часть энергии наши глаза не воспринимают, но мы можем ощущать ее своей кожей как тепло.
6.3. РАДИАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Радиационные свойства количественно описывают взаимодействие энергии излучения с поверхностью материала, в частности как поверхность излучает, отражает, поглощает и пропускает энергию излучения.
В общем случае радиационные свойства зависят от длины волны. Например, поверхность может хорошо отражать в видимой части спектра и быть плохим отражателем в инфракрасной области. Свойства, которые описывают поведение поверхности в зависимости от длины волны, называют монохроматическими, или спектральными, свойствами. Радиационные свойства зависят также от направления, по которому излучение падает на поверхность. Свойства, которые описывают изменения распределения энергии в зависимости от угла, называют направленными свойствами,
274 Глава 6
При составлении баланса энергии на поверхности, например, с целью определения ее температуры, необходимо знать радиационные свойства этой поверхности и всех других поверхностей, которые обмениваются энергией с данной поверхностью. Даже когда известны спектральные и направленные свойства всех этих поверхностей, анализ процесса весьма сложен. Сложность задачи, а чаще полное отсутствие детальных свойств заставляют искать упрощенный подход. Такой подход допускает использование одной величины радиационного свойства, осредненной по всем длинам волн и всем направлениям. Свойства, которые осреднены по всем длинам волн и углам, называют интегральными свойствами. При использовании интегральных свойств в анализе радиационного теплообмена полученные результаты достаточно точны для большинства инженерных целей и, конечно, очень сложная задача расчета сводится к более простой.
Даже если мы хотим использовать исключительно интегральные радиационные свойства, важно иметь представление о спектральных и направленных характеристиках поверхностей, чтобы учесть их изменение в задачах, в которых эти эффекты имеют существенное значение.
Рассмотрим радиационные свойства в порядке возрастания их сложности: сначала интегральные, затем спектральные и, наконец, направленные свойства.
Интегральные радиационные свойства ~Л
Рассмотрим пучок излучения, падающий на поверхность (рис 6.4). Полную энергию падающего излучения будем называть интегральной облученностью и обозначим ее символом G. Когда падающее излучение достигает поверхности, часть его поглощается в материале, часть отражается от поверхности, а остальная пропускается сквозь тело. Три радиационных свойства — поглощатель-ная, отражательная и пропу-скательная способности — описывают распределение энергии падающего излучения по этим трем категориям. Поглощательная способность а поверхности определяется как часть потока падающего излучения, поглощенная телом, отражательная способность р поверхности — как часть потока падающего излучения, отраженная от поверхности, пропуска-тельная способность % — как часть падающего излучения, пропу-
Падающее излучение (облученность) G
.Отраженное излучение pG
Пропущенное излучение T(jf
Рис. 6.4. Определение интегральных радиационных свойств.
Излучение 275
щенная телом. Из рассмотрения энергетического баланса тела (рис. 6.4) известно, что падающее излучение должно либо поглотиться, либо отразиться, либо пройти сквозь тело. Математически баланс энергии можно выразить следующим образом:
aG + pG + xG = G,
или а+р+ т = 1. (6.12)
Часто поверхность бывает непрозрачна. Это означает, что она не пропускает падающее излучение. Для непрозрачной поверхности
т = 0
и уравнение (6.12) сведется к следующему:
