Тепловое излучение: Методические указания к лабораторной работе № 3 по курсу "Теория тепловых процессов"

Страницы работы

11 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Министерство образования  Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

    Кафедра " Машины и технология литейного производства "

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

        Методические указания к лабораторной работе 3

             по курсу “Теория тепловых процессов”

Комсомольск-на-Амуре 2004

УДК 669.18-621

Тепловое излучение: Методические указания /Сост. Б.М. Соболев. - Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн, ун-т, 2004. - 11 с.

Приведена краткие теоретические сведения о законах передачи тепла излучением, изложена методика определения степени черноты твердых тел, влияние экранов не эффективность теплообмена.

Предназначена для студентов направления «Технологические машины и оборудование», специальности «Машины и технология литейного производства».

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Согласовано с отделом стандартизации.


Цель работы: определение степени черноты твердых тел, установление влияния экранов на величину теплоотдачи, определение величины теплоотдачи экранами.

I.  КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для излучения, падающего на некоторое тело, всегда справедливо соотношние:

A+R+D=1,

где A    - коэффициент поглощения; R  - коэффициент отражения; D  - коэффициент пропускания.

При A=1, R=D=0 - абсолютно черное; R=1, A=D=0 - абсолютно отражающая оболочка; D=1, A=R=0 - абсолютно прозрачное тело иди диатермическая среда.

Сухой воздух, одно- и двухатомные разы при температуре ниже 3 000 К можно рассматривать как диатермические среды. Моделью абсолютно черного тела служит малое отверстие, ведущее в большую закрытую полость, Любой луч, прошедший внутрь после многократных отражений практически полностью поглощается и обратно не выходит.

Большинство конструкционных твердых тел ( металлы, сплавы, теплоизоляционные материалы)и ряд жидкостей, в том числе и вода, для тепловых лучей практически непрозрачны, При этом:

A+R=1.                                                    (1)

Для металлов D®уже при толщине около 1 мкм, диэлектриков - при толщине около 1 мм.

Поэтому полагают, что процессы поглощения и отражения, определяемые соотношением (1) протекают на самой поверхности этих тел.

Если на поверхность такого тела извне не падает лучистая энергия, то единственный поток энергии, который можно зарегистрировать, будет исходить с поверхности тела и передаваться в окружающее пространство. Этот поток энергии с плотностью E1 называется собственным излучением тела.

Это излучение формируется на самой поверхности тела и следовательно зависит лишь от температуры, вида материала и состояния поверхности.

В реальных условиях на поверхность тела падает какой-то внешний поток энергии - падающее излучение с плотностью Eпад .

Часть этого потока в количестве A.Eпадпоглощается телом - поглощенное излучение. Часть в количестве  R1Eпад=(1-A1) Eпад отражается поверхностью тела - отраженное излучение.

Сумма собственного и отраженного излучения образует эффективное излучение данного тела, которое и регистрирует прибор:

Eэф1=E1+(1-A1) Eпад .                             (2)

Разность между собственным и поглощенным излучением образует результирующее излучение

Eрез1= E1-A1 Eпад .                                    (3)

Величина Eрез1  показывает суммарный расход (приход) энергии вследствие лучистого теплообмена с окружающей средой.

Основным законом теплового излучения является закон Планка, устанавливающий характер спектра излучения абсолютно черного тела.

Распределение энергии по частотам  J  по закону Планка:

E0u=(2p hJ 3/C02)(exp(hJ /КT)-1)-1, то же по длинам волн E0l:

E0l=(C1/l5)(exp(C2 /lT)-1)-1,

где E0u и  E0l - спектральные плотности излучения абсолютно черного тела; h = 6,63 .10-34 Дж .с - постоянная Планка; С0= 3,00. 108   м/с - скорость света в вакууме;  J  - частота, с-1; К = 1,38.10-23 Дж/К - постоянная Больцмана; T   - температура, К; l - длина волны, м; C1 = 2phC02 = 3,74.10-16 Вт.м2 - первая постоянная излучения; C2= hC0 /K = 1,44 .10-2 м.К - вторая постоянная излучения.

До открытия закона Плавка Вин установил, что каждой температуре   Т   соответствует длина волны lmax , для которой E0максимально:

lmax.T = 2,9 .10 –3.

Зависимость интегральной плотности потока излучения от температуры до открытия закона Планка экспериментально установил Cтефан, а теоретически обосновал Болцман

E0=s Т 4,                                             (4)

где  s = 5,67.10-8 Вт/м2 .К4) - постоянная Стефана-Больцмана.

Собственное излучение реальных тел E(T)можно представить как долю излучения абсолютно черного тела при той же температуре

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
123 Kb
Скачали:
0