Теплообмен излучением между твердыми телами в прозрачной среде
На основании законов излучения можно получить расчетные формулы для лучистого теплообмена между телами. При этом считается, что при теплообмене излучением между телами, количество переданной телом тепловой энергии определяется как разность между количеством энергии, излучаемым телом, и количеством энергии, поглощаемым им от излучения другого тела. Рассмотрим простейший случай теплообмена излучением между двумя плоскопараллельными бесконечными стенками 1 и 2 (рис. 4).
Плотность излучения стенки 1 равна
![]() ![]() ![]() Дальнейшая судьба этого количества энергии видна из схемы
Выражение в скобках является убывающей геометрической прогрессией. Сумма бесконечного числа ее членов равна
Наряду с поглощением энергии от собственного отраженного излучения, первая стенка поглощает еще часть энергии, излучаемой второй стенкой. Вычисление этого добавочного количества поглощаемой энергии аналогично предыдущему
Таким образом, стенка 1 испускает плотность излучения
где Эффективное излучение включает в себя собственное излучение
Аналогично получается выражение для эффективного излучения стенки 2 в направлении стенки 1 Подставляя выражения для
где ε 1, 2 – приведенная степень черноты тел 1 и 2, определяемая из выражения
Уравнение (20) представляет собой расчетную формулу для определения результирующего количества энергии лучистого теплообмена, переданного в единицу времени между двумя плоскопараллельными поверхностями. Аналогично можно получить расчетную формулу для лучистого теплообмена между телом и оболочкой (рис. 5).
![]()
Суммарные собственные излучения тела и оболочки соответственно равны:
Искомая величина Q1, 2 будет результирующим излучением на поверхности тела и внутренней поверхности оболочки
где
Если площадь поверхности F1 значительно меньше площади поверхности F2, то
При F1 = F2 расчетная формула (24) тождественна соотношению (21).
Уравнение (23) можно использовать для расчета лучистого теплообмена между двумя телами любой формы и произвольного их расположения, только в каждом частном случае для определения приведенных степени черноты ε пр и площади поверхности F имеются свои расчетные выражения. Для уменьшения количества лучистой энергии, падающей со стороны других тел на данное тело, необходимо уменьшать температуру излучающих энергию тел и уменьшать степень их черноты. При невозможности проведения таких мероприятий или их недостаточной эффективности применяют экраны. Экраны изготовляются из материалов с малой степенью черноты, обычно в виде тонких полированных металлических пластин. Расчетное соотношение для определения лучистого теплообмена между телами при наличии экранов получается из решения системы уравнений, каждое из которых характеризует теплообмен между телом 1 и экраном, и экраном и телом 2
где
Установка одного экрана между двумя параллельными стенками уменьшает теплообмен излучением примерно в 2 раза. В общем случае при установке n экранов (степени черноты тел и экранов равны) лучистый теплообмен уменьшается в
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|