В результате распределение температуры по поверхности изделия и внутри него оказывается зависящим от скорости циркуляции воздуха, направления воздушного потока и формы изделия.
При использовании для испытаний камер с принудительной циркуляцией между входящим в камеру воздухом и выходящим из нее имеется следующий градиент температуры
(2.5.12.)
где Р количество тепла, переносимого в единицу времени; СР удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, G – масса входящего или выходящего воздуха в единицу времени, кг/с, S - площадь поперечного сечения камеры, f– плотность воздуха (1,29 кг*м–3).
Согласно этой формуле градиент температуры камеры в форме куба со стороной 0,5 м при скорости воздушного потока в ней 0,3 м/с и мощности рассеяния 100 Вт
Приведенные формулы и пример показывают, что создание камеры, позволяющей воспроизвести реальные условия эксплуатации, весьма затруднительно, так как между температурой поверхности изделия и распределением температуры в камере так же, как между скоростью воздушного потока и его направлением, нет простой зависимости. Сравнение результатов лабораторных и эксплуатационных испытаний возможно только при создании в камере так называемых «условий свободного обмена воздуха», когда на движение воздуха в камере оказывает влияние только теплота тепловыделяющего изделия и вся выделяющаяся им энергия поглощается в окружающем пространстве. Обеспечение указанных условий в процессе проведения лабораторных испытаний практически не выполнимо, поэтому возникает задача экспериментального определения влияния размеров камеры на температуру поверхности изделия в отсутствие принудительной циркуляции.
Тепловой режим испытуемого изделия зависит не только от теплопроводности и конвекции, но и от инфракрасного излучения, представляющего собой поток электромагнитных волн, который зависит от температуры и оптических свойств тела. Электромагнитные волны инфракрасного диапазона (0,76 …750 мкм) характеризуются прямолинейным распространением, свойствами преломления и поляризации. При воздействии инфракрасной энергии на другие тела она частично поглощается, частично отражается, а частично проходит сквозь них. Поглощенная часть энергии излучения превращается в тепловую; отраженная и прошедшая сквозь тела – попадает на другие тела и поглощается ими.
Таким образом, каждое тело непрерывно излучает и поглощает энергию излучения, в результате чего имеет место двойное взаимное превращение энергии (тепловая – излучения – тепловая), т. е. осуществляется процесс теплообмена за счет излучения.
Этот процесс зависит от температуры тел. Если температура тел, участвующих во взаимном обмене энергии излучения, различна, то соответственно имеет место разность между количествами излучаемой и поглощаемой энергиями. При равенстве температур тел система находится в подвижном тепловом, или термодинамическом, равновесии, и все входящие в нее тела излучают и поглощают энергию излучения. При этом приход тепла равняется его расходу.
Лучистый теплообмен между испытуемым изделием и стенками испытательной камеры зависит от излучательной и поглощательной способности изделий и стенок камеры, а также от того, являются ли испытуемые изделия тепловыделяющими или нетепловыделяющими. В связи с этим для оценки поведения испытуемых изделий (особенно тепловыделяющих) необходимо знать излучательную и поглощательную способности поверхностей, участвующих в теплообмене.
Известно, что энергия Е, излучаемая телом в полусферу с единицы поверхности реального тела при определенной температуре, связана с соответствующей энергией излучения черного тела
(2.5.13.)
(закон Стефана – Больцмана) при той же температуре следующим выражением:
(2.5.14.))
где с - коэффициент излучения, зависящий от свойств тела, состояния его поверхности и температуры (с =0…5,67); σ – постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67*10–8 Вт/(м2*К2); Т – температура, К.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.