ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Роль процесса переноса тепла излучением из "Теплопроводность газов и жидкостей " Есть все основания считать, что теплопроводность, обусловленная фотонным механизмом, в ряде практически важных случаев играет весьма существенную роль в процессе переноса знергпн, особенно при относительно высоких температурах. В частности, имеются теоретические и экспериментальные аргументы в пользу того, что процесс радиационного переноса может заметно искажать обычную, молекулярную теплопроводность жидкостей, начиная с тсмперптур порядка комнатных. В то же время сведения, которыми мы располагаем в настоящее время, очень невелики, и вопрос требует обстоятельного изучения. [c.14] Этим уравнением вырал ается тот факт, что изменение интенсивности излучения / в направлении, составляющем угол г с осью х, вызвано собственным излучением злемеита объема среды (первый член правой части) и ослаблением интенсивности вследствие поглощения (второй член правой части). В уравнении (11) учте1 закон Кирхгофа, выражающий коэффициент объемного излучения среды через интенсивность равновесного излучения в вакууме е, коэффициент поглощения а и показатель преломления п (процесс рассеивания при этом не учитывается). [c.16] Через посредство Т х) от тех же величин зависит и тепловой поток. Существенно, что в общем случае оба члена в выражении (12) для теплового потока оказываются взаимосвязанными интегральный излучательный член через посредство Т (х) зависит от Я, второй член по тем же причинам зависит от оптических характеристик. Радиационный и молекулярный вклады в тепловой поток оказываются неаддитивными, несмотря на предположение об аддитивности механизмов переноса. [c.17] Перечисленные предположения облегчают исследование, но не лишают его достаточной общности и не ставят существенного предела применимости его результатов к реальным системам. [c.18] Анализ формул (21), (22) позволяет установить, что кривая распределения температуры имеет точку перегиба в середине слоя ( /2), является выпуклой у стенки с меньшей температурой и вогнутой у противоположной стенки. Можно выявить и ряд частных особенностей распределения температуры в тех или иных конкретных случаях [33]. [c.19] Эту формулу можно использовать для оценки влияния границ рассматриваемого эффекта. Так, для углекислого газа при комнатных температурах и давлении 1 бар см , т. е. изменение теплового потока вследствие излучения среды может в таком случае стать заметным на расстоянии нескольких сантиметров. При давлении 1000 бар этот эффект скажется (для состояний, удаленных от критической точки) уже на расстоянии нескольких миллиметров. Аналогичный порядок величин получаем и для водяных паров. Чрезвычайно сильно возрастает роль излучения при повышении температуры. [c.20] Важность вопроса о переносе тепла излучением в жидкостях заставляет нас уделить ему еще некоторое внимание. Рассмотрим вид зависимости эффективной теплопроводности определенного вещества (а фиксировано) от толщины слоя жидкости. [c.23] Б последней работе этого цикла Польц и Югель [48] дополнили найденные результаты данными измерений, полученными на той же установке для бензола, толуола, м-ксилола, четыреххлористого углерода, жидкого парафина, нитробензола и изопропилового спирта при нескольких температурах в диапазоне от 10—25 до 55—80° С (при четырех значениях толщины слоя от 0,5 до 2 мм). [c.24] Использование именно такого значения не представляется правильным, так как в соответствии с формулой (30) при усреднении необходимо использовать не функцию Планка, а ее производную. Далее, имея в виду порядок величины коэффициента поглощения в рассматриваемом случае, усреднять следовало не обратную величину коэффициента поглощения, а скорей непосредственно а в соответствии с формулами (24) и (25). Отметим также, что степень черноты излучения стенки в контакте с жидкостью может быть, вообще говоря, иной, чем в вакууме. [c.25] Все это делает желательным проведение более детальных расчетов радиационного переноса, основанных на учете спектров поглощения инфракрасного излучения. [c.25] Изложенный материал относится к случаю плоского слоя среды. Не менее важным для практики исследования теплопроводности газов и жидкостей является случай цилиндрического слоя, соответствующий условиям эксперимента при методах коаксиальных цилиндров и, особенно, нагретой нити. Анализу искажения процесса переноса тепла вследствие излучения среды в цилиндрическом с чое посвящена пока единственная работа, выполненная в самое последнее время Л. А. Пнгальской [52]. Ниже излагаются основные результаты этой работы. [c.25] В пределе при g— 1 эта формула, как и следовало ожидать, переходит в аналогичное соотношение для плоского слоя, когда Ri = R2, в формулу (24). [c.26] Зависимость V от геодгетрической характеристики при абсолютно черных стенках изображена на рис. 9. В случае плоского слоя, при I— 1, процесс поглощения излучения стенок преобладает над процессом собственного излучения, и наличие среды приводит к уменьщению теплового потока. Для геометрии, характерной для метода нагретой нити ( С1), тепловые потоки излучения от стенок заметно меньшие, вследствие чего собственное излучение среды играет значительно большую роль, нежели поглощение излучения стенок, и, как результат, наличие среды увеличивает тепловой поток. При I = о 0,6 результирующий тепловой поток оказывается не зависящим от поглощающей способности среды (для рассматриваемого случая малых поглощений). [c.28] В целом картина переноса тепла излучением в цилиндрическом слое оказывается гораздо более сложной, чем в плоском, даже для слабопоглощающих сред. Дальнейшие исследования этого вопроса для практически важных случаев (в частности, для С1 и а.1 1) совершенно необходимы. [c.29] Все рассмотренное позволяет сделать следующие заключения о роли переноса тепла излучением в жидкостях. [c.29] Теоретический подход и качественные экспериментальные оценки влияния этого эффекта приводят к выводу, что перенос тепла излучением в условиях измерений коэффициента теплопроводности (толщина слоев 0,5—1 мм) при комнатных температурах может несколько исказить результаты, однако в большинстве случаев это искажение лежит вблизи границы точности эксперимента (1—37о)-При более высоких температурах эффект может стать гораздо существеннее, особенно в области температур 200° С и выше. [c.29] В связи с этим вопрос о степени достоверности экспериментальных данных о теплопроводности жидкостей, в особенности при достаточно высоких температурах, является очень сложным, тем более если речь идет об образцовых жидкостях. [c.29] Вернуться к основной статье