У цилиндра и шара, нагреваемых (охлаждаемых) симметрично, то есть одинаково по всей образующей поверхности,
В общем случае отношение массы тела к его поверхности теплообмена для приведенных вариантов можно записать как
Это соотношение справедливо и при двухстороннем симмет-ричном нагреве пластины, так как в этом случае S = d / 2. Чтобы рассчитать `t, нужно вместо обозначения t (X) под-ставить под интеграл уравнение функциональной зависимости температуры от координаты X. Эту зависимость называют уравнением температурного поля или уравнением распределения температуры. Как получаются такие уравнения – узнаем из последующих разделов.
2. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ
Как уже было сказано, перенос энергии в этом случае осу-ществляется электромагнитными волнами, испускаемыми всеми телами, температура которых выше абсолютного нуля. Такие вол-ны излучает и любое живое существо, и тем сильнее, чем энер-гичнее оно движется и чем интенсивнее работают клетки его мозга.
Теоретически тепловое излучение содержит все длины волн от нуля до бесконечности, но вклад больших и малых длин в общую энергию излучения невелик. Так поверхность Солнца, имеющая температуру около 6000 К, в виде тепловых лучей от-дает примерно только 50% всей энергии, а в теплотехнических установках обычного температурного уровня доля световых лу-чей очень мала, и при температуре излучателя ниже 800 0С она уже не воспринимается глазами человека.
Излучение энергии происходит по всему объему тел, но вследствие значительной плотности твердых тел и капельных жидкостей в окружающую среду исходит излучение лишь очень тонких поверхностных слоев ( у непроводников тока толщина таких слоев составляет около 1,2 мм, а у проводников – около 1 мкм.). Поглощение падающего излучения происходит в слоях той же толщины. Поэтому принято считать, что твердые и жид-кие тела излучают и поглощают поверхностью, а газообразные - всем объемом.
Спектр излучения твердых и жидких тел в большинстве случаев практически сплошной, а у газов – прерывистый, полосчатый (селективный).
Различают излучение монохроматическое, в интервале длин волн от l до ( l + dl), и интегральное, по всему спектру.
Количество энергии, переносимой излучением через вакуум, не меняется, а при прохождении через какую-либо среду обычно уменьшается вследствие частичного поглощения и рассеяния. На границе двух сред поток излучения делится на отраженный и проникающий внутрь объема. Газы отражают очень слабо, поэто-му их отражением обычно пренебрегают.
На основании закона сохранения энергии можно написать равенство
Qпад = Qотр +Qпог +Qпро.
Если левую и правую части этого равенства разделить на Qпад, то получим
1 = (Qотр /Qпад ) + (Qпог /Qпад ) + (Qпро /Qпад ), то есть сумму долей падающего потока излучения.
В теории лучистого теплообмена эти доли называют, соот-ветственно, коэффициентами отражения R , поглощения A , про-.пускания D. По их численным значениям определяют отражен-ный Qотр = R×Qпад, поглощенный Q = A×Qпад и пропущенный Q = D×Qпад лучистые потоки.
По отношению к тепловому излучению практически все твердые и жидкие вещества непрозрачны, поэтому у них R + A=1; газы же тепловые лучи практически не отражают, от есть у них A + D = 1. А некоторые из них и не поглощают. Значит у них D = 1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.