Техническая термодинамика. Законы идеальных газов. Первый и второй законы термодинамики. Теория теплообмена, страница 8

Спектральная плотность потока излучения - абсолютная поверхностная плотность потока излучения, отнесённая к единичному диапазону длин волн.

                                                 Закон Планка

Чёрное тело излучает неравномерно по длинам волн, существует длина волны, при которой происходит максимальное излучение.

Суммарная плотность теплового потока возрастает с увеличением температуры.

                 

,   где      

                                                       Закон Вина

Следствие из закона Планка. Из графика видно, что  при увеличении температуры смещается в область коротких длин волн:

                                               Закон Стефана-Больцмана

Нас на практике обычно интересует суммарное излучение при всех длинах волн.

Тепловое излучение резко возрастает с увеличением температуры.

,   где  

                                                    Закон Кирхгофа

Предположим, на тело падает какое-то излучение, то часть его отражается, часть поглощается и часть проходит на сквозь.

                                    

   =>  

В технике обычно D=0   =>  

                                           Эффективное излучение тела

Каждое тело излучает своё собственное излучение, плюс отражённое излучение другого тела. Сумма этих излучений называется эффективным излучением тела.

Рассмотрим две плоские бесконечные пластины.

        

                                           

                                          

Рассмотрим теплообмен между двумя пластинами, находящимися в состоянии термодинамического равновесия. Одна из пластин абсолютно чёрная.

        

                                             

                                           

                                           

                         

Степень черноты тела равна степени поглощения тела или коэффициенту поглощения тела.

Отношение излучения данного тела к коэффициенту поглощения данного тела, равно излучению абсолютно чёрного тела.

Возвращаясь к этим уравнениям и учитывая последнее равенство можно получить:

 ,   где  

Здесь рассмотрен тот случай, когда излучение каждого из тел полностью попадает на второе тело.

                                                    Закон Ламберта

Излучаемость идеальной рассеивающей поверхности, прямо пропорциональна косинусу угла между направлением луча и нормали к поверхности.

        

Если проинтегрировать закон Ламберта по полусферическому пространственному углу, то можно получить, что  

Рассмотрим излучение двух тел, одно из которых полностью захватывает другое тело.

Особенность данной системы в том, что излучение первого тела целиком попадает на второе тело.

А излучение второго тела, на первое попадает лишь частично.

                  

В общем случае пространственное расположение тел в последнюю формулу вместо  => вводит коэффициент облучённости , который представляет собой чисто геометрическую характеристику, указывающую на долю тепловой энергии попадающей на второе тело по сравнению с суммарным излучением тела. А если , то наоборот со второго тела на первое.

В инженерных расчётах для этого случая используют

                           Защита от теплового излучения. Экраны

Для уменьшения теплового потока между двумя излучающими объектами используют тепловые экраны.

         

                                        

                                       

Если предположить, что , то в этом случае тепловое излучение при наличии одного экрана уменьшится в два раза.

Если , а , то тепловое излучение уменьшится в шесть раз.

2.6. Теплообмен при кипении жидкости

Кипением называется процесс интенсивного парообразования, проходящего во всём объёме жидкости, перегретой относительно температуры насыщения с образованием паровых пузырей.