Отражение лучистой энергии от гладких, блестящих поверхностей (зеркальных) характеризуется равенством углов падения и отражения, а отражение от матовых, шероховатых по-верхностей рассеивается в полусферическое пространство, потому что выступы шероховатости имеют весьма разнообразную форму и отражают падающую на них энергию в разных направлениях, в том числе и друг на друга. Чем больше шероховатость поверхности, тем больше ее собственное и отраженное излучение соответствует закону Ламберта, тем ближе такое тело к серому.
Отличие реальных тел от серых состоит еще и в том, что иэлучение первых а той или иной степени селективно, а значит оно не подчиняется закону Планка и, соответственно, закону Стефана-Больцмана. Далее, излучение реальных тел подчиняется закону Ламберта лишь в определенных интервалах угла j, не превышающих некоторых крайних пределов, характерных для данного вещества. Н а рис. 6 приведены экспериментальные кри-вые относительной яркости излучения абсолютно черного, серого и некоторых реальных тел. Как видно из рисунка, диэлектричес-кие материалы излучают по закону Ламберта в довольно широком интервале угла j, а металлы – в более узком. Яркость диэлектриков по мере увеличения угла j сверх предельного рез-ко падает до нуля, а яркость металлов сначала даже возрастает, а потом также падает до нуля.
В связи с селективностью излучения реальных тел в теорию лучистого теплообмена введены понятия спекральной степени черноты el и спектрального коэффициента поглощения Аl , а в связи с отклонением их излучения от закона Ламберта - - понятие угловой яркости Вj и углового коэффициента поглоще-ния Аj . Эти величины входят в интегральные уравнения лучистого теплообмена.
Поскольку необходимо знание зависимости этих величин от l и от j, а для поглощательной способности - еще и знание рас-пределения падающего излучения по углу j, использование этих уравнений, а также расчет среднеинтегральных значений e, А и В весьма затруднителен.
Решение интегральных уравнений лучистого теплообмена в принципе может быть осуществлено как численными, так и аналитическими методами, но применение последних пока ограничено простыми геометрическими конфигурациями излуча-ющих систем. Поэтому в инженерной практике в основном ис-пользуют приближенные аналитические и численные методы. Из последних можно упомянуть наиболее широко сейчас применяе-мые зональный и последовательных приближений.
Значительное упрощение расчетов возможно в тех случаях, когда реальные тела по своим свойствам приближаются к серым. К таким телам относится большинство диэлектриков, в том чис-ле - огнеупоров и значительно окисленных металлов. Отклонение излучения этих тел от серого отчасти сглаживается тем, что их степень черноты определяется экспериментальным путем, для каждого конкретного тела. Отклонение же от закона Ламберта в системе тел сглаживается наличием отраженного излучения. В этих условиях возможно использование систем алгебраических уравнений.
ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ В ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЕ ИЗ ДВУХ СЕРЫХ ТЕЛ С ЛУЧЕПРОЗРАЧНОЙ СРЕДОЙ
Примем, что температура по всей поверхности F1 равна t1, а по всей поверхности F2 - t2 ; степени черноты поверхностей соответственно равны e1 и e 2; среда в пространстве между поверхностями абсолютно прозрачна ( Dc = 1)и нетеплопроводна (рис. 7).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.