Излучательность

Развитием метода регулярного режима, позволяющим непосредственно оценить вклад лучистого теплообмена, является метод двух калориметров. Проводится измерение методом регулярного режима коэффициента теплообмена двух а-калориметров, отличающихся только излучательной способностью, поверхности. Пред- [c.136]

Более совершенным является метод прямого измерения лучистого потока радиометром специальной конструкции [139, 143—148]. Применение двух модификаций этого прибора позволяет независимо измерять полный тепловой поток от слоя к поверхности и лучистый поток [145]. С помощью метода радиометра можно проводить измерения излучательных характеристик исследуемой системы и определять влияние на лучистый поток различных параметров. Измерения, выполненные этим методом, показали, что степень черноты дисперсной системы всегда выше, чем степень черноты поверхности использованных частиц, но может быть гораздо меньше 1 [143—145, 147, 148]. [c.137]

Рез льтаты экспериментальных исследований переноса излучения в концентрированных дисперсных системах позволяют сделать вывод, что при описании радиационного теплообмена в этих системах необходимо исследовать допустимость аддитивного представления различных процессов переноса и условия, при которых оно применимо, а также зависимость излучательных характеристик системы от свойств частиц и распределения температуры. Независимость степени черноты от структуры дисперсной среды позволяет выбрать достаточно простую модель систе.мы, [c.140]

Излучательную способность элементарного слоя при известных компонентах потока можно вычислить, сравнивая поток, излучаемый элементами ячейки на грань I, с эталонным потоком от а.ч. поверхности. Этот поток может быть задан в виде [c.156]

Излучательную способность элементарного слоя можно найти как отношение потоков Q и Qt, задаваемых соответственно формулами (4.26) и (4.27) [c.157]

Пусть Тр <С. Т р. При этом Qi Tp) < .Qt Tp), Qn Т р) > (Т р). Для излучательной способности двумерной дисперсной системы будут справедливы следующие неравенства [c.158]

Рнс. 4.6. Зависимость эффективной излучательной способности частицы в засыпке от свойств частиц I 1/р = 1,01 2 — 1,2 3 — 1,5 4 — 9,5 5 — Ур = °° [c.160]

Из сравнения яркостей отдельной частицы и модели а, ч. тела можно определить, какую долю от потока а. ч. тела составляет поток, испускаемый частицей в дисперсной среде. В работе [152] это отношение принимается равным степени черноты частиц ер. Однако полученная таким образом излучательная способность может быть только эффективной величиной. Поток, испускаемый частицей в дисперсной среде наряду с ее [c.174]

В плотном слое, когда стенка теплообменного устройства имеет высокую степень черноты, влияние нелинейности на эффективную степень черноты незначительно, однако оно сказывается при небольшом различии температур стенки и слоя ((7 ст/7 сл) <0,2). При этом еэ практически не зависит от излучательных свойств и размеров частиц. [c.178]

Если погруженная в слой поверхность обладает высоким коэффициентом отражения, влияние теплопроводности и свойств частиц более существенно. При радиационном обмене функция еэ сильно зависит в этом случае от излучательных свойств частиц (при переходе от сильно отражающих к сильно поглощающим частицам величина еэ изменяется почти в 2 раза при Тст = 0). Сложный теплообмен приводит к ослаблению влияния параметра ер. Кроме того, функция ез практически не отличается от аналогичной зависимости для черной поверхности (гст = 0,1) (рис. 4.14, а). [c.178]

Таблица 9 Излучательная способность различных материалов

Определить, какую долю излучения, падающего от абсолютно черного источника, будет отражать поверхность полированного алюминия при температуре / = 250° С, если известно, что при этой температуре излучательная способность поверхности Е= = 170 Вт/м . Температура источника черного излучения равна температуре поверхности алюминия. [c.185]

Относительная излучательная способность в полусферу (степень черноты) по определению [c.188]

Излучательную способность в полусферу для окисленной меди можно выразить через интенсивность излучения [c.188]

В гл. 1 отмечалось, что визуальными измерениями температуры пользовались уже в конце 19-го столетия. Такой способ измерения был введен в МТШ-27. Уже с самого начала стало ясно, что пирометр монохроматического излучения представляет собой удобный, высоко воспроизводимый и точный прибор измерения температуры. Доступность ламп с угольной, а позднее с вольфрамовой нитью привела к созданию пирометра с исчезающей нитью. Хотя характеристики ламп с вольфрамовой нитью во многих отношениях были существенно лучше характеристик угольных ламп, последние продолжали использоваться в пирометрах с исчезающей нитью для измерения низких, до 650 °С температур вплоть до 1940 г. Преимущество угольной нити в этом случае связано с ее большой излучательной способностью, а следовательно, и хорошими цветовыми характеристиками, когда она рассматривается без цветного фильтра на фоне изображения черного тела. [c.310]

Проблема детектора теплового излучения неотделима от вопроса об излучательных свойствах источника излучения. Спектральные характеристики излучения черного тела, как будет показано, описываются законом Планка. Проинтегрированный по всем длинам волн закон Планка приводит к закону Стефана — Больцмана, который описывает температурную зависимость полного излучения, испущенного черным телом. Если бы не было необходимости учитывать излучательные свойства материалов, оптический термометр был бы очень простым. К сожалению, реальные материалы не ведут себя как черное тело, и в законы Планка и Стефана — Больцмана приходится вводить поправочные факторы, называемые коэффициентами излучения. Коэффициент излучения зависит от температуры и от длины волны и является функцией электронной структуры материала, а также макроскопической формы его поверхности. [c.311]

Выше было рассмотрено излучение, существующее внутри полости черного тела, и излучение, которое выходит из малого отверстия в стенке такой полости. Все это было сделано без учета особенностей излучательно-поглощательных процессов. [c.320]

Хотя отношение коэффициентов Эйнштейна было известно, сами значения А и В не могли быть вычислены без развития квантовой механики. В 1927 г. Дирак показал, как это в принципе можно осуществить. Методы, использованные для выполнения таких вычислений, не просты, и интересующийся читатель отсылается за подробностями к работам по квантовой механике (см., например, [78]). Прямые вычисления излучательных и поглощательных свойств реальных материалов в общем случае чрезвычайно сложны и для термометрии бесполезны. Однако атомный аспект теплового излучения позволяет воспользоваться соотношением между коэффициентами Эйнштейна, чтобы получить полезное различие между квантовой и классической областями. [c.321]

К сожалению, значения атомных констант таковы, что видимое излучение для оптической термометрии является квантовым процессом, и поэтому излучательные свойства материалов в этой области не могут быть вычислены из первых принципов. Как будет показано в данной главе, для преодоления этих трудностей приходится применять различные окольные пути. Более того, предыдущее обсуждение может создать впечатление, будто процесс излучения — настолько сложная и плохо изученная проблема, что даже экспериментальные измерения являются трудными. Действительно, непосредственные измерения излучательной способности сопряжены с трудностями, но выход из затруднения указывает закон Кирхгофа. [c.322]

Закон Кирхгофа справедлив не только для условий равновесия, но имеет и более общее содержание. Если бы это было не так, его использование было бы ограниченным, так как свободно излучающие поверхности не находятся в равновесии в термодинамическом смысле. Однако при применении закона Кирхгофа к неравновесным ситуациям важно тщательно определить, что подразумевается под испусканием и поглощением. Как было отмечено в работе [16], существуют два способа формулировки закона Кирхгофа, из которых только один ведет к универсально правильному утверждению о том, что излучательная способность эквивалентна поглощательной способности. [c.325]

К равенству единице отношения излучательной способности к поглощательной только в условиях черного тела, т. е. при равенстве излучательно-поглощательных условий. Второе определение утверждает, что полное поглощение — это индуцированное поглощение минус вынужденное излучение, т. е. вынужденное излучение рассматривается как отрицательное поглощение. Полное излучение — это просто спонтанное излучение. Это второе определение, по-видимому, справедливо для любых условий теплового излучения независимо от того, существует или не существует равновесие. Кроме того, второе определение лучше соответствует экспериментальному определению поглощения. Экспериментально нет возможности отделить индуцированное поглощение от вынужденного излучения. [c.326]

Выше отмечалось, что независимое вычисление излучательных свойств реальных материалов является безнадежной задачей. Однако в соответствии с законом Кирхгофа задачу можно свести к проблеме вычисления поглощения. Эта проблема, по-видимому, проще, так как она имеет отношения к взаимодействию внешнего электромагнитного поля с электронами в твердом теле. Подробное обсуждение этого вопроса не входит в круг задач данной книги, поскольку результаты вычисления поглощательной способности в термометрии используются редко. Однако качественные расчеты поглощательной способности металлов и диэлектриков могут быть сделаны, в частности, в низкочастотной области, где применима классическая электромагнитная теория. Точность результатов такого расчета свойств индивидуальных материалов для оптической термометрии недостаточно высока. Хороший обзор оптических свойств металлов и диэлектриков сделан в работе [84]. [c.326]

Вычисление излучательной способности реальных полостей черных тел [c.326]

Точность, с которой расчет отражает реальное поведение изотермической полости, почти всегда ограничена недостатком знания отражательных свойств стенки. На практике наиболее существенным ограничивающим фактором, как правило, является температурная неоднородность, приводящая к неопределенности температуры, которая должна быть приписана испущенному излучению. Это почти всегда имеет место в полостях с достаточно высокой излучательной способностью, т. е. [c.328]

Излучательная способность полостей, сделанных из чисто зеркальных отражателей, вычисляется иным, обычно значительно более простым путем. Излучательная способность вычисляется непосредственно через число отражений п, которое испытает падающий луч прежде, чем он выйдет из полости. Ниже будут рассмотрены некоторые простейшие геометрические конструкции, которые используются для нахождения значений п полостей обычной формы. [c.329]

Чтобы проиллюстрировать вычисление излучательной способности полости, имеющей диффузно отражающие стенки, рассмотрим цилиндрическую полость, показанную на рис. 7.6. В этом случае нет необходимости выписывать уравнения в их более общем виде и можно перейти прямо к некоторым численным результатам. Полость, форма которой показана на рис. 7.6, очень похожа на полость, используемую на практике для реализации черных тел, применяемых при калибровке радиационных пирометров. Хотя для увеличения излучательной способности и уменьшения зеркальных отражений возможны и некоторые модификации (задняя стенка может быть скошенной или рифленой), простая форма, показанная на этом рисунке, позволяет продемонстрировать расчет в деталях без лишних геометрических усложнений. [c.329]

Выше о1мечалось, что излучение газов носит объемный характер. Способность газа излучать энергию изменяется в зависимости от плотности и толщины газового слоя. Чем выше плотность излучающего компонента газовой смеси, ои-ределяемая парциальным давлением р, и чем больше толщина слоя 1 аза /, тем больше молекул принимает участие в излучении и тем выше его излучательная способность и коэффициент погло1цения. Поэтому степень черноты газа е, обычно представляют в виде зависимости от произведения р1 ими приводят в номограммах [15]. Поскольку полосы излучения диоксида углерода и водяных паров не перекрываются, степень черноты содержащего их топочного газа в первом приближении можно считать по формуле [c.96]

Расчет излучательных характеристик элементарного слоя, когда задано собственное излучение образующих его частиц, представляет самостоятельный интерес. При этом оказывается возможным определение двух характеристик степени черноты элементарного слоя в неизотермичных условиях и эффективной излучатель-ной способности поверхности частицы в дисперсной среде. Эти характеристики можно вычислить, если известны компоненты потока в элементарном слое [178]. [c.155]

Результаты расчетов излучательной способности элементарного слоя по формуле (4.28) совпадают с вычисленными ранее по поглощению внешнего йзлуче-ния значениями е<. Формулы (4.26) — (4.28) позволяют определить степень черноты двумерной дисперсной системы, образованной излучаюш,ими частицами, при условии, что нельзя использовать данные по отражению внешнего излучения. Поскольку предполагается, что модель дисперсной среды образована серыми частицами, для кото рых справедлив закон Кирхгофа, равенство поглощательной способности at и степени черноты б( свидетельствует о правильности модели и соответствующих уравнений. [c.157]

Если частицы, образующие дисперсную систему, неподвижны, характеризуются низкой теплопроводностью, а процессы переноса интенсивны, температурное ноле может оказаться сильно изменяющимся в пределах элементарного слоя. При этом частицы нельзя характеризовать одной, постоянной по всей поверхности, средней температурой. Более точным приближением будет в этом случае следующая схема поверхности частиц а, i,. с, d имеют одну среднюю температуру, поверхности а, i, с, d —другую. При таком задании температуры частиц, учитывающем их неизотермич-ность, излучательная способность элементарного слоя должна зависеть также от градиента температуры в его пределах и может быть определена лишь по формулам (4.26) — (4.28). [c.157]

Как следует из формул (4.32), излучательная способность неизотермичного элементарного слоя зависит не только от характеристик частиц и их концентрации, но и от перепада температуры в его пределах. В этом случае не соблюдается равенство излучательной и поглощательной способности системы, даже если она образована из серых частиц. [c.158]

Из сравнения рис. 4.14, а и рис. 4.14, б видно, что в плотном слое при сложном теплообмене вблизи погруженной поверхности формируется температурный профиль, который практически не зависит от излучательных свойств ожижаемых частиц и стенки. [c.178]

Точность, с которой может быть использован пирометр с ис-чезаюшей нитью для измерения температуры, вполне достаточна для большинства практических применений. Во всяком случае, ограничивающим фактором чаще служит неопределенность в излучательной способности объекта, температура которого подлежит измерению. Однако, несмотря на удобство, точность и надежность, оптический пирометр с исчезающей нитью имеет один существенный недостаток его использование требует активного участия квалифицированного наблюдателя. Его нельзя использовать в тех приложениях, которые нуждаются в непрерывных или быстрых измерениях, а также измерениях в недоступных или опасных ситуациях. По этой причине с самого начала некоторые оптические термометры объединялись с тепловыми, термоэлектрическими, фоторезисторными и фо-тоэмиссионными детекторами. Среди них наиболее удачными оказались оптические термометры с кремниевыми фотоэлементами. Высокая прочность и долговременная воспроизводимость [c.310]

Начнем с описания теории излучения черного тела, за которым последует обсуждение различных методов вычисления коэффициентов излучения полостей, близких к черному телу, и обсуждение практической реализации таких полостей. После этого рассмотрим вольфрамовые ленточные лампы как воспроизводимый источник теплового излучения для термометрии. На этой основе мы ознакомимся с термометрией излучения, реализацией МПТШ-Б8 выше точки золота, измерением термодинамической температуры, методами измерений при неполных данных об излучательной способности поверхности и, наконец, термометрией излучения полупрозрачных сред. [c.311]

Таким образом, при больших значениях квантовых чисел мы оказываемся в области Рэлея — Джинса, где плотность излучения пропорциональна 7 в соответствии с классической электромагнитной теорией. Излучение в этой области, однако, почти полностью связано с вынужденным испусканием. Таким образом, вынужденное излучение ведет себя как классический процесс и может быть вычислено в соответствии с классической механикой. Именно поэтому излучательная способность металлов в дальней инфракрасной области весьма близко подчиняется простым соотношениям Друде — Зенера. По этой же причине в электронной технике так успешно используются уравнения Максвелла. [c.322]

НОЙ способности. В противном случае было бы невозможным тепловое равновесие внутри полости черного тела для тел из различных материалов. Закон Кирхгофа, однако, значительно сильнее, чем это кажется на первый взгляд. Уравновешиваться должны не только полная поглощенная энергия и полная энергия изучения, но должен быть сбалансированным каждый ин-ду цированный излучательный и поглощательный процесс. Это называется принципом детального равновесия и является фундаментальным результатом, основанным на статистической механике. В статистическом ансамбле, представляющем систему в равновесии, вероятность возникновения некоторого процесса должна равняться вероятности протекания обратного процесса. [c.323]

Таким образом, для тела, находящегося в равновесии внутри замкнутой полости, поглощательная епособность данного элемента поверхности для данной длины волны, данного состояния поляризации, данного направления в пределах данного телесного угла должна равняться излучательной способности для излучения с точно такими же параметрами. [c.323]

Для коэффициентов излучения, отражения, поглощения и пропускания мы будем использовать обозначения е, р, а и т соответственно. Термины коэффициент излучения , коэффициент отражения и т. д. относятся к реальным поверхностям и включают эффекты геометрии поверхности. Такие термины, как излучательная способность или отражательная способность , относятся к идеальным гладким поверхностям, и их использование ограничивается дискуссией об отверстии в полости черного тела. Полезным иногда термином является и коэффициент яркости Я, который определяется как отно-щение потока излучения, отраженного от элемента поверхности в специфических условиях излучения и наблюдения, к потоку, отраженному идеальной, полностью отражающей, полностью диффузной поверхностью, излученному и наблюдаемому таким же образом. [c.323]

Предположим, что требуется найти излучательную способность изотермической полости, показанной на рис. 7.5. Величина, которую необходимо вычислить, представляет собой отношение спектральной яркости элемента стенки А5, визируемого в Р, к спектральной яркости черного тела при той же температуре. В свою очередь поток излучения, исходящий из в направлении апертуры а, состоит из двух частей потока, излученного самим элементом А5, и лучистого потока, отраженного тем же элементом А5. Первый зависит только от коэффициента излучения стенки и ее температуры и не зависит от присутствия остальной части полости. Отраженный поток, со своей стороны, зависит от коэффициента отражения поверхности элемента А5 и от лучистого потока, попадающего на А5 из остальной части полости. На значении отраженного потока сказывается влияние а, так как лучистый поток, который в замкнутой полости пришел бы от а в направлении А5, в рассматриваемом случае отсутствует. Именно этот эффект отсутствия падающего потока от а в потоке излучения, отраженного от А5, и необходимо вычислить. Следует также учесть, что отсутствует не только лучистый поток в направлении а- А5, но и лучистый поток от а в направлении остальной части стенок полости. Таким образом, лучистый поток, поступающий в А5 от всей оставщейся части полости, является несколько обедненным. Из всего этого должно быть ясно, что расчет излучательной способности такой полости никоим образом не является тривиальной операцией. Для строгого вычисления необходимо знать в деталях геометрию полости и системы наблюдения, угловые зависимости излучательной и отражательной характеристик материала стенки полости, а также распределение температуры вдоль стенок полости. Температурная неоднородность изменяет поток излучения полости в целом так же, как и наличие апертуры, но с некоторым дополнительным усложнением, которое состоит в том, что изменение потока [c.327]

Наиболее удачные методы вычисления излучательной способности полостей, близких к черному телу, основаны на предположении о диффузности излучения и отражения. Было найдено, что результаты расчета согласуются с экспериментом в пределах возможности измерений. Поправки, учитывающие полузеркальный характер отражения, могут быть сделаны в ходе выполнения расчета. [c.329]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...