ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплообмен 19.2. Законы теплового излучения из "Техническая термодинамика и теплопередача " Отличительной особенностью теплового излучения является то, что все тела постоянно испускают энергию излучения. В процессе испускания внутренняя энергия излучающего тела превращается в энергию электромагнитных волн, которые характеризуются длиной волны X и частотой V. Распределение энергии по длинам волн и частотам в спектре излучающего тела связано с температурным уровнем и физической структурой тела. При температурах до 1500 °С основная часть энергии соответствует инфракрасному излучению (Я = 0,8...800 мкм). [c.229] При попадании на другие тела энергия излучения частично поглощается ими, частично отражается и частично проходит сквозь тело. Процесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию поглощающего тела называется поглощением. Большинство твердых и жидких тел излучают энергию всех длин волн в интервале от 0 до оо, т. е. имеют сплошной спектр излучения. Газы испускают энергию только в определенных интервалах длин волн селективный спектр излучения). Твердые тела излучают и поглощают энергию поверхностью, а газы — объемом. [c.229] Различают монохроматический поток излучения соответствующий достаточно узкому интервалу длин волн, который можно характеризовать данным значением длины волны X, и интегральный поток излучения Q, соответствующий всему спектру излучения в пределах от О до оо. Поток излучения, проходящий через единицу поверхности, называется поверхностной плотностью потока излучения. Поверхностная плотность потока интегрального излучения Е = dQldF, откуда Q = EdF. [c.230] Если тело поглощает все падающие на него лучи, т. е. А = I, а/ =0иО=0, то оно называется абсолютно черным. Если вся падающая на тело энергия отражается, то/ = 1,аЛ=0иП=0. Если при этом отражение подчиняется законам геометрической оптики, то тело называется зеркальным. При диффузионном отражении, когда отраженная лучистая энергия рассеивается по всем нь правлениям, тело называется абсолютно белым. Если О = 1, а Л = О и / = О, то тело пропускает все падающие на него лучи и называется абсолютно прозрачным. В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует. [c.230] Полученное уравнение широко используется при расчете лучистого теплообмена между телами. [c.231] Спектры излучения 3 реальных тел отличаются от спектра излучения 1 абсолютно черного тела (рис. 19.3), При этом поверхностная плотность потока монохроматического излучения тела на любой, цлине волны никогда не превышает соответствующую плотность потока излучения абсолютно черного тела. В случае селективного спектра излучения на некоторых участках длин волн плотность потока излучения равна нулю. [c.232] Частным случаем реальных тел являются серые тела, спектр излучения 2 которых подобен спектру излучения абсолютно черного тела. Поверхностная плотность потока монохроматического излучения для каждой длины волны серого тела Е% составляет одну и ту же долю поверхностной плотности потока излучения черного тела Еах, т. е. [c.232] Здесь величина е — степень черноты тела, зависящая от его физических свойств, но всегда е 1. Большинство реальных тел с определенной степенью точности можно считать серыми. [c.232] Степень черноты зависит от температуры тела. У металлов с увеличением температуры она растет. При шероховатости поверхности, ее загрязнении или окислении е может увеличиваться в несколько раз. Так, степень черноты полированного алюминия лежит в пределах 0,04...0,06, при окислении поверхности она становится равной 0,2...0,3 чугун полированный имеет е = 0,21, при окислении — 0,64...0,78. Степень черноты теплоизоляционных материалов, отличающихся сильной шероховатостью, лежит в пределах 0,7...0,95. [c.233] Закон Кирхгофа. Рассмотрим две параллельные поверхности, одна из которых абсолютно черная с температурой Го, другая — серая с температурой Т и поглощательной способностью А. Расстояние между поверхностями настолько мало, что испускаемые каждой поверхностью лучи обязательно попадают на противоположную. Серая стенка излучает энергию и поглощает часть излучаемой черным телом энергии АЕ . Излучаемая серым телом энергия и отраженная им энергия (1 — А)Ец попадают на черное тело и поглощаются им. [c.233] отношение излучательной способности и поглоищтельной при тепловом равновесии от природы тела не зависит и равно энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. [c.233] Здесь Ах — поглощательная способность в узком интервале длин волн. [c.233] Изменение энергии излучения по отдельным направлениям определяется законом Ламберта. Согласно этому закону поток излучения Уф абсолютно черного тела в направлении ф пропорционален потоку излучения в направлении нормали к поверхности и косинусу угла между ними, т. е. [c.234] Вернуться к основной статье