Теплопередача излучением. Законы излучения.

 

Под тепловым излучением понимают перенос теплоты от одного тела к другому при помощи электромагнитных волн определенной длины. Способность переносить тепловую энергию обладают электромагнитные волны с длиной от 0,4 до 800 мкм. Этот диапазон входят световые лучи (ультрафиолетовые) с длиной 0,4–0,8 мкм и инфракрасные (тепловые) лучи с длиной 0,8–800 мкм. Роль светового излучения ощутима только при очень высоких температурах рабочих тел. При температурах же, характерных для промышленных энергетических установок, практически вся теплота передается инфракрасными лучами.

Количество теплоты, излучаемой с единицы поверхности в единицу времени называют поверхностной плотностью излучения или излучательной способностью тела Е [Вт/м²]. Ели тело имеет поверхность F, то количество теплоты, излученной с этой поверхности:

 

Закон	Описание и аналитическое выражение
Планка	устанавливает связь между интенсивностью излучения и длинами волн: C1, C2 – константы Планка; - длина волны, Т – температура, E0 – плотность излучения абсолютно черного тела. Тело называется абсолютно черным, если оно поглощает все падающие на него лучи.
Вина
Стефана-Больцмана	определяет полное количество энергии, излучаемое абсолютно черным телом C0=5,67 Вт/(м2К4) – постоянная Стефана-Больцмана
Кирхгофа	устанавливает связь излучательной и поглощательной способностью устанавливает: наибольшее возможное количество теплоты излучается черным телом, а количество энергии, излучаемое единицей поверхности серого тела, прямо пропорционально его коэффициенту поглощения A – степень черноты
Ламберта	определяет количество излученной телом энергии, если это тело излучает энергию по направлению к другому телу под определенным углом Eп – количество энергии, излучаемой по нормали, проведенной к поверхности тела.
лучистого теплообмена	Количество теплоты излучаемым одним телом по отношению к другому, если поверхности теплообмена этих тел являются параллельными и разделенными прозрачной средой, определяется где Апр – приведенная степень черноты тел, участвующих в теплообмене: А1, А2 – степени черноты первого и второго тела.

 

 

 

10. Аналитический метод расчета теплового режима.

 

Используют тепловые модели:

- первого вида (рода);

- второго вида.

 

Вместо реальной конструкции используется ряд изотермических поверхностей. Метод прост, но на практике изотермических поверхностей не существует.

Модели I рода
Модели II рода	В этой зоне усредняются теплофизические характеристики (теплопроводность), коэффициент объемного расширения

 

 

11. Метод моделирования для оценки теплового режима.

 

Модели:

- полные

- неполные

- точные

- приближенные

- геометрические

- физические

- математические (структурные и аналоговые)

 

Аналоговая модель строится с использованием другого явления. Процессы, которые в нем протекают, описываются изоморфным для теплопередачи уравнением. Используется устройство, в котором протекают явления, описываемые изоморфным уравнением.

Противоречие – модель математическая, а устройств реальное.

Процессы теплопередачи схожи с процессом протекания тока.

 

Наблюдается изоморфизм уравнений. Можно строить модель на принципах протекания тока (его изучать гораздо проще).