ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Излучение и поглощение в условиях термодинамического равновесия из "Основы радиационного и сложного теплообмена " Выше были рассмотрены качественные и количественные характеристики равновесного излучения. Используя эти результаты, можно решить следующую важную задачу — установить зависимость излучательных и поглощательных свойств тел и сред, находящихся в условиях термодинамического равновесия. Эти зависимости подчиняются закону Кирхгофа [Л. 325], установленному в прошлом столетии. [c.77] В соответствии с (2-5) спектральная интенсивность излучения + (s), падающего на поверхность в любом направлении s, в точности равна спектральной интенсивности (—s) исходящего от поверхности излучения в прямо противоположном направлении, т. е. [c.79] Выражение (2-68) является записью закона Кирхгофа для направленного излучения поверхности, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. [c.79] При этом следует иметь в виду, что величины поглощательных способностей поверхности в условиях термодинамического равновесия а(т), ЗД ной и той же поверхности в вакуумированной системе и в системе со средой не будут одинаковыми по физическим причинам, поскольку иоглощательная способность тела зависит не только от его (физических свойств и состояния поверхности, но и от физических свойств среды, с которой оно граничит. [c.80] Формулы (2-71) и (2-72) являются одной из форм записи закона Кирхгофа для среды и позволяют определить спектральный и полный коэффициенты излучения среды при термодинамическом равновесии. [c.81] Аналогично и спектральная направленная поглощательная способность поверхности (s) в условиях радиационного теплообмена рассматриваемого тела должна отличаться от величины (s), имеющей место при термодинамическом равновесии, т, е. [c.83] Следовательно, излучательная и поглощательная способности вещества будут зависеть не только от его термодинамических параметров и частоты, но и от плотности результирующего излучения, характеризующей степень неравновесностн процесса радиационного теплообмена. [c.85] Рассмотренные в первой части книги основы процессов взаимодействйя излучения и вещества позволяют получить физические представления о радиационном теплообмене и осуществить его математическое описание. Система уравнений, описывающая всю совокупность первичных процессов, из которых складывается радиационный теплообмен, является весьма сложной в математическом отношении. Поэтому процесс радиационного теплообмена, будучи сложным по своей физической природе, отличается также и существенной математической сложностью описания. В связи с этим для его исследования и расчета требуется значительно больше усилий и времени по сравнению с процессами теплопроводности и конвективного теплообмена. [c.88] Вследствие отмеченных затруднений расчеты радиационного теплообмена проводятся обычно исходя из ряда упрощающих предпосылок с вынужденным искажением реальной физической картины процесса. Среди таких предпосылок наиболее сильным является допущение того, что все тела и среды, участвующие в теплообмене излучением, являются серыми, т. е, все их радиационные характеристики предполагаются независимыми от частоты излучения (так называемое серое приближение). Кроме того, обычно предполагается, что отражение излучения от поверхностей тел и рассеяние в объеме среды являются изотропными, иными словами, происходят одинаково по всем направлениям. Наряду с отмеченными делаются также и другие допущения. [c.88] Естественно, что такие упрощения приводят к ошибкам, оценить которые заранее бывает весьма трудно. [c.89] В связи с этим в настоящей книге предпринята попытка рассмотреть теоретические основы радиационного теплообмена и методы его расчета на более общей основе, не делая каких-либо упрощающих допущений. Такое рассмотрение приводит к усложнениям математического характера, однако дает возможность для проведения более строгих исследований и точных расчетов. [c.89] Вторая часть книги, посвященная радиационному теплообмену, построена следующим образом. Вначале составлена система уравнений, описывающая процессы радиационного теплообмена в более общей постановке, характеризующейся учетом селективности излучения, анизотропии объемного и поверхностного рассеяния и произвольностью геометрической конфигурации излучающей системы. [c.89] На основе такой общей постановки проведено обобщение и уточнение теоретических методов расчета радиационного теплообмена. Изложены дифференциальные методы расчета теплообмена излучением дифференциально-разностное и диффузионное приближения, приближение радиационной теплопроводности, тензорное приближение и приближение Милна — Эддингтона. Далее на этой же о снове рассмотрены интегральные уравнения теплообмена излучением и методы алгебраического приближения. Рассмотренные теоретические методы проиллюстрированы решением ряда задач, имеющих практическое значение. [c.89] Рассмотрение экспериментальных методов иоследо-вания радиационного теплообмена начато с проведения детального анализа условий подобия этих процессов для общей постановки. Затем последовательно рассмотрены методы теплового, электрического и светового моделирования теплообмена излучением. Изложено современное состояние каждого экспериментального метода и указаны перспективы их дальнейшего развития. [c.89] Вернуться к основной статье