Поток и плотность лучистой энергии

В теории теплообмена употребляют понятие удельного потока лучистой энергии Е вт м , который равен количеству энергии, испускаемой единицей поверхности тела в единицу времени. Там же дается связь между объемной плотностью лучистой энергии и и удельным потоком Е [c.161]

Допустим, что серые непрозрачные стенки отражают и излучают лучистую энергию изотропно имеют постоянные, но различные температуры (7 i>7 2) и поглощательные способности Ai и Лг (рис. 18-1). Примем, что основным способом переноса тепла является перенос излучением и что процесс стационарен во времени. Требуется найти распределения плотности потока результирующего излучения и температуры по толщине слоя среды (задача одно- мерная). [c.427]

При этом излучающая система переходит в некоторое неустойчивое состояние без видимой затраты энергии, что находится в явном противоречии со вторым началом термодинамики. Следовательно, сделанное предположение неверно, и, следовательно, характеристики излучения (яркость, плотность), соответствующие определенной температуре и длине волны, не зависят от материала тел. Рассмотрим замкнутую излучающую систему тел, в которой установилось термодинамическое равновесие. Спектральная плотность лучистой энергии, падающей на поверхность тел, в общем случае является некоторым функционалом температуры полости и длины волны f К, Т), в независимости от природы тел. Этому потоку энергии, в силу термодинамического равновесия, соответствует лучистый поток, равный ему и противоположно направленный. Вводя коэффициент отражения от поверхности стенки, составим балансное уравнение потоков тепла [c.468]

Таким образом, приходим к важному выводу о том, что плотность лучистой энергии и удельный поток теплового излучения в пространстве полого тела оказываются пропорциональными четвертой степени температур стенок. [c.392]

Найдем в общем случае связь между вычисленными величинами скорости притока тепла лучистой энергии плотности лучистой энергии и вектором лучистого потока Н. Для этого вернемся к уравнению переноса лучистой энергии (3.4), представив его в виде [c.651]

Наличие радиационного поля в газовом потоке не вносит также существенных усложнений в вывод уравнения энергии. Для этого достаточно во внутренней энергии среды учесть плотность лучистой энергии, отнесенную к единице массы, в работе поверхностных сил учесть силы, связанные с радиационным давлением, и учесть поток лучистой энергии через ограничивающую рассматриваемый объем т поверхность S, равный интегралу по S от Нп или, что то же, интегралу по х от div Н. В результате, уравнение энергии может быть представлено в виде [c.660]

Все приведенные энергетические характеристики излучения измеряются в механических единицах, например по производимому ими тепловому действию. Так, в системе СИ лучистый поток измеряется в ваттах (Вт), интенсивность излучения — в ваттах на стерадиан-квадратный метр (Вт/ср м ), объемная плотность лучистой энергии — в джоулях на кубический метр (Дж/м> ). Такие единицы применяются, например, в теории теплового излучения. Однако в видимой области спектра представляет интерес характеризовать излучение по зрительному или световому ощущению, оцениваемому по действию света на глаз человека. Соответствующие характеристики и их единицы называются световыми, или фотометрическими, в отличие от энергетических величин и единиц, [c.146]

Соотношение между скоростями распространения фазы (скорость по нормали) и энергии (скорость по лучу) световой волны. Поток лучистой энергии, как известно, определяется произведением скорости потока энергии, которую называем скоростью по лучу v , на плотность энергии поля световой волны w, т. е. [c.250]

Определить поверхностную плотность интегрального излучения Солнца, если температура поверхности Солнца 1с = 5700 °С и условия излучения близки к излучению абсолютно черного тела. Найти длину волны, при которой будет наблюдаться максимум спектральной плотности потока излучения, и общее количество лучистой энергии, испускаемой Солнцем в единицу времени, если диаметр Солнца равен 1,391-10 . [c.66]

Вырал<ение (33.28) практически остается справедливым для воздуха и некоторых других га зов, у которых показатель преломления близок к единице. При объяснении (33.28) Планк впервые сделал допущение о дискретном испускании лучистой энергии квантами света, или фотонами, и, таким образом, заложил основы квантовой механики. На рис. 33.8 зависимость (33.28) представлена графически. Из рисунка видно, что максимум кривых ол = /( ) по мере увеличения температуры Т абсолютно черной поверхности смещается в сторону коротких волн. При температуре порядка 5800 К максимум спектральной плотности потока излучения Едх приходится на видимую часть спектра. Из сказанного следует, например, что вольфрамовая нить лампы накаливания (Т 3000 К) расходует большую часть энергии излучения на инфракрасную (невидимую) область спектра, т. е. большая часть энергии тратится не по назначению (идет на нагревание [c.408]

Как и следовало ожидать, при интегрировании (4.4.10) по всевозможным направлениям вектора Q исчезают члены, связанные с рассеянием лучистой энергии. Найдем теперь явное выражение для составляющих вектора плотности потока лучистой энергии qj [c.169]

При стационарном тепловом режиме плотность лучистого потока энергии между пластинами и экранами будет одинакова, т. е. [c.214]

Приведенный способ расчета применяется в тех случаях, когда температура и плотность потока излучения окружающих тел неизвестны. В теплотехнических же расчетах обычно требуется рассчитать лучистый теплообмен между телами, качество поверхности, размеры и температура которых известны. По этим данным энергия излучения обоих тел всегда может быть определена на основании закона Стефана—Больцмана. В этом случае задача сводится к учету влияния формы и размеров тел, их взаимного расположения, расстояния между ними и их степени черноты. [c.173]

Явление лучистого теплообмена — это сложный процесс многократных затухающих поглощений и отражений. Часть энергии, будучи излучена, вновь возвращается на первоисточник, тормозя этим процесс теплообмена. В качестве примера рассмотрим перенос лучистой энергии в простейшем случае теплообмена между двумя параллельными поверхностями, спектр излучения которых является серым. Температуры, плотности потоков излучения и поглощательные способности этих поверхностей заданы Т , Ei, 11 Т2, и Л 2- [c.173]

Путем изменения соотношений осей эллипса и эксцентриситета можно на поверхности образца концентрировать лучистую энергию с различной плотностью, добиваясь равномерного всестороннего нагрева (например, для цилиндрических образцов) или одностороннего (для образцов прямоугольного сечения, листовых образцов). В качестве источника лучистой энергии используется высокоинтенсивная электрическая дуга переменного тока с коаксиальным расположением угольных электродов 1 ж 2. Дуга помещена в кварцевую трубку 3 ж стабилизируется вихрем инертного газа посредством цилиндрического завихрителя 4. Последнее обстоятельство полностью изолирует рабочую полость печи от продуктов горения угольной дуги. Нагрев образца осуществляется в контролируемой атмосфере, для этого его устанавливают в кварцевой трубке 10. Охлаждение образца осуществляется сжатым газом. Форма печи в виде эллиптического цилиндра позволила распределить тепловой поток равномерно по длине образца. Высота эллиптического цилиндра обусловлена размером высокотемпературной части дуги — столбом и кратерами, т. е. элементами, излучающими свыше 90% энергии всей дуги. [c.55]

В связи с малой плотностью потока лучистой энергии и его неравномерностью из-за смены дня и ночи, перемен погоды необходимо решать две трудные проблемы 1) концентрации солнечной энергии и 2) ее накопления. [c.108]

Понятию светового потока обычной оптики соответствует поток излучения. Этот поток характеризуется скоростью, с которой лучистая энергия проходит через поверхность. Он измеряется в единицах мощности, т. е. в ваттах. Плотность потока излучения характеризует интенсивность излучения, испускаемого поверхностью, и в системе МКС измеряется в ваттах на 1 м . [c.501]

Рассмотрим второй и более сложный случай, когда поверхности 7 i и Fz (рис. 6-9) являются серыми излучателями. Для определения сальдо-потока поверхности Fz нужно, как н й первом случае, найти ту часть лучистой энергии собственного излучения поверхности Fi, которая поглощается поверхностью F2, и лучистую энергию собственного излучения поверхности Fz, поглощаемую поверхностью Fi- В данном случае относительного расположения поверхностей Fi и F2 плотность их отраженного, а следовательно, и эффективного излучения непостоянна как в пределах поверхности Fi, так и в пределах поверхности F2- Это определяется тем, что каждая поверхность посылает на отдельные равновеликие элементарные участки другой поверхности различный поток собственного излучения. Качественно это можно проследить по [c.85]

В отсутствие акустического возмущения изменения температуры и плотности хромосферы с высотой определяются совместным решением уравнений гидростатического равновесия и уравнения переноса тепла в той или иной форме. Вязким трением обычно можно пренебречь, однако механизмы теплопередачи в условиях хромосферы сложны, разнообразны и не вполне изучены. Можно считать, что в хромосфере преобладает лучистый перенос энергии, однако если в нижних слоях его можно описывать диффузионным уравнением типа уравнения баланса тепла с коэффициентом теплопроводности, зависящим от температуры, то в верхних слоях преобладает перенос излучения в линиях отдельных атомов (в частности, водорода), что существенно увеличивает поглощение. (Заметим, что область роста температуры вообще нельзя корректно описать в диффузионном приближении, поскольку здесь поток энергии направлен в сто рону повышения температуры.) Поэтому приходится использовать различные уравнения для разных слоев хромосферы. [c.90]

Поверхность F представляет собой часть поверхности сегмента (рис. 123). Поверхность изотермическая с постоянной степенью черноты. Найти распределение плотностей эффективного и результирующего лучистых потоков по поверхности и величину потери энергии всей поверхностью. [c.223]

Все вышеприведенные понятия и определения (лучистый поток, интенсивность лучеиспускания и объемная плотность энергии излучения) относятся как к общему спектру излучения (всей совокупности электромагнитных волн), так и к отдельным предельно узким его частям, или интервалам длин волн, т. е. к так называемому монохроматическому излучению. Для последнего вводятся индексы % или V Е , 1г,% 11% или Еу 1/ . [c.385]

Иной порядок имеет соотношение потоков энергии излучения и вещества, так как скорости ударных волн В обычно на несколько порядков меньше скорости света с. Отношение потоков энергии излучения и вещества иТ Врг( изл/рб) с В), грубо говоря, в с В раз больше отношения плотностей энергии /изл/ре- В воздухе нормальной плотности, например, потоки энергии становятся сравнимыми при температуре порядка 300 000°, когда плотность энергии излучения еще очень мала. Наличие потока лучистой энергии существенным образом сказывается на структуре фронта сильной ударной волны, так как во фронте происходит лучистый теплообмен. Поток излучения, естественно, направлен от областей с высокой температурой в область с низкой температурой, т. е. навстречу потоку вещества в системе координат, где волна покоится. Энергия газа через излучение перекачивается из областей за скачком уплотнения в область перед скачком. Это оказывается возможным, потому что холодный газ перед фронтом волны, как правило, непрозрачен для подавляющей части спектра частот, которые излучаются нагретым до высоких температур газом. Действительно, газы обычно бывают прозрачными лишь в видимой и, возможно, в прилегающих близкой ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра. Но при высоких температурах в десятки и сотни тысяч градусов излучаются главным образом кванты в ультрафиолетовой области спектра, для которых газы совершенно непрозрачны. [c.219]

Процессы такого типа в идеализированной постановке исследовались в работе Ю. В. Афанасьева, В. М. Кроля, О. Н. Крохина и И. В. Немчинова (1966), Они рассматривали движение поглощающего свет газа, который вначале занимал полупространство, граничащее с вакуумом, если на поверхность падает поток лучистой энергии. Поглощая излучение, газ становится более прозрачным, так как поглощение уменьшается при повышении температуры и свет проникает в более глубокие слои. Нагретый газ разлетается в сторону пустоты. Фронт волны прогревания при этом движется внутрь газа по определенному временному закону, и при некоторых предположениях задача оказывается автомодельной. Решение автомодельных уравнений дает количество испаренной массы, ее начальную температуру и плотность. [c.266]

В обоих случаях процесс лучистого теплообмена можно представить как процесс переноса лучистой энергии между двумя взаимно перпендикулярными поверхностями, имеющими общую сторону. В количественном отношении разница в плотностях эффективных лучистых потоков для одного и того же материала будет зависеть от величины средних коэффициентов взаимной облученности. Для двух взаимно перпендикулярных поверхностей, имеющих общую сторону длиной высоту излучающей поверхности и ширину поглощающей — 1и коэффициенты взаимной облученности зависят от величин h W и li W [6]. При распространении огня по горизонтальной поверхности значение /г/В имеет порядок единицы и больше значения При распространении огня по вертикальной поверхности сверху вниз высота излучающей поверхности имеет порядок толщины теплового пограничного слоя /2 б< и значение как и значение /]/№ < 1. Таким образом, отношение плотности эффективного лучистого теплового потока при горизонтальном распространении огня 9г к плотности потока при вертикальном распространении в направлении сверху вниз <7в будет пропорционально отношению соот- [c.303]

Поток и плотность лучистой энергии. Интенсивность описьшает поле излучения наиболее полно. Однако наряду с интенсивностью в теории переноса используются и другие величины, связанные с ней. [c.13]

Кроме плотности энергии важное значение имеет понятие потока лучистой энергии, плотность которого /д равна количеству энергии, испускаемой единицей поверхности тела в единицу времени. уМежду объемной плотностью лучистой энергии и / , имеется следующая связь [c.466]

В теории теплообмена употребляют понятие удельного потока чистой энергии Е вт1м , который равен количеству энергии, испу мой телом с единицы его яоверхности в единицу времени. Там же ется связь между объемной плотностью лучистой энергии и и удель потоком Е [c.155]

Существование процессов излучения и поглощения лучистой энергии приводит к появлению дополнительного механизма переноса тепла. Этот радиационный механизм сосуществует с люлекуляр-ной теплопроводностью и в общем случае 3 ачительно усложняет суммарный процесс теплопередачи. Наиболее простым является процесс в средах, которые можно рассматривать как почти прозрачные в области частот вблизи максимума функции Планка. Это имеет место, например, в газах относительно малой плотности, где перенос тепла излучениехМ сводится к теплообмену между граничными поверхностями и результирующий тепловой поток представляется простой суммой молекулярного и лучистого. Куда более сложен перенос тепла в частично прозрачных средах. [c.15]

Кроме плотности энергии важное значение имеет понятие потока лучистой энер--I, плотность которого / равна количеству энергии, испускаемой единицей по-)хности тела в единицу времени. Между объемной плотностью лучистой энергии Гд имеется следующая связь и = ilj . [c.119]

Диффузионное приближение. Дальнейшее развитие дифференциальных методов расчета процесса переноса излучения привело к. созданию диффузионного приближен ия (В. А. Фок, С. Росселанд). В рамках указанного приближения можно показать, что связь вектора лучистого потока энергии qR с полной объемной плотностью энергии излучения аналогична известному соотношению между диффузионным потоком и градиентом концентрации. Далее сформулирован метод расчета поля излучения в рамках диффузи энного приближения с учетом селективности излучения и п эо-извольной формы индикатрис рассеяния [20]. [c.168]

Оценки основных термодинамических характеристик плазмы искрового канала температуры, коэффициентов и показателей поглощения, потерь энергии с излучением и других - основаны на измерениях спектральной плотности лучистого потока (или яркости Ья). Результаты измерений спектральной плотности яркости искрового канала в оптически прозрачных твердых диэлектриках (ЩГК, органическом стекле, полевом шпате) по методу сравнения, несмотря на тщательный контроль за сохранением условий эксперимента (параметров разрядной цепи, длины межэлектродного промежутка, параметров оптической системы, геометрии образца и т.д.), подвержены значительным статистическим флуктуациям. Природа этих разбросов обусловлена малыми радиальными размерами искрового канала, особенно в начальной стадии его расширения, искривлениями и нестабильностью положения канала относительно оси электродов, вариациями кинетики трещин вокруг канала и т.п. Изучение влияния типа ЩГК, режимов энерговклада и других факторов возможно только с применением статистических методов, в частности, дисперсионного анализа. Результаты проверки закона распределения отдельных измерений максимального значения спектральной плотности [c.45]

Управление параметрами лазерного излучения представляет собой процесс, обеспечивающий изменение одного или нескольких параметров, характеризующих луч. К ним относятся мощность излучения для лазеров, работающих в непрерывном режиме, энергия излучения и длительность импульса, определяющие мощность излучения лазеров в импульсном режиме, плотность лучистого потока, угловая расходимость и распределение интенсивности по поперечному сечению пучка, частота или длина волны излучения, поляризация. В ряде случаев необходимо учитывать модо-вый состав излучения и степень когерентности. [c.69]

Увеличение радиуса кривизны зеркала сверх оптимального приводит к увеличению зоны облучения, что при неизменной общей энергии, выдаваемой зеркалом, ведет к уменьшению плотности падающего на термостолбик лучистого потока и при заданных размерах приемной площадки — к соответствующему снижен]ию чувствительности приборд, [c.277]

Испускание лучистой энергии (тепловое излучение) абсолютно чёрного тела описывается Стефана — Больцмана законом излучения и Планка законом излучения. Применительно к условиям термодинамич. рапнове-сия закон Стефана — Больцмана даёт выражение для плотности потока интегрального излучения в нолусфе-ру, испускаемого поверхностью абсолютно чёрного тела в пределах полусферич. телесного угла во всё.м интервале длин волн от О до со, Ед = аТ [Вт/м ], где а—5,67-10 Вт/м К — Стефана — Больцмана по--тоянная, Т — темп-ра тела. Плотность потока моно-хроматич. излучения в полусферу в узком интервале длин волн Я описывается ф-лой Планка [c.618]

СВЕТОВОЕ ДАВЛЕНИЕ — см. Давление света. СВЕТОВОЕ ПОЛЕ — поле светового вектора, пространственное распределение световых потоков. Теория С. п,— раздел теоретич. фотометрии. Осн. характеристики С. п,— световой вектор, определяющий величину и направление переноса лучистой энергии, и скалярная величина — ср. сферич. освещённость, определяющая объёмную плотность световой энергии в исследуемой точке поля. Распределение освещённости находят, применяя общие методы расчёта пространственного распределения светового потока. В теории С. п, используют понятие о световых линиях, аналогично понятию силовых линий в классич. теории эл.-магв. поля. С. п. исследуют методами фотометрии при атом не учитывают квантовую природу света, принимая, что распределение энергии в С. п. непрерывна во времени и пространстве. [c.462]

Перенос излучения наружу носит диффузионный характер, при к-ром фотоны многократно поглощаются и переизлучаются. Величина потока лучистой энергии внутри С. прямо пропорциональна градиенту темп-ры и обратно пропорциональна коэф. непрозрачности V, = 1/рЯ (р — плотность вещества), характеризующему способность газа поглощать и рассеивать излучение. Однако не на всём пути от центра к поверхности солнечная энергия переносится излучением. На расстоянии примерно 0,7 Дд от центра вещество становится конвективно неустойчивым, и выше этого уровня энергия переносится преим. турбулентными потоками вещества. В конвективной зоне темп-ра невелика по сравнению с темп-рой ядра. В результате увеличивается число электронов, находяпщхся в связанных состояниях в атомах водорода и др. элементов. Это ведёт к увеличению непрозрачности газа, большему сопротивлению диффузии излучения и возрастанию градиента темп-ры. Конвективная неустойчивость наступает, если аос. значение градиента темп-ры станет больше нек-рой критич. величины, называемой адиабатич. градиентом. Скорости конвективных потоков возрастают номере продвижения к поверхности от 10 см/с до 10 см/с. Вблизи поверхности С. на расстоянии 0,999 Л эффективность конвективного теплопереноса резко падает вследствие низкой плотности вещества. Здесь энергия вновь переносится излучением. Вероятно, этот верх, слой конвективной зоны ответствен за наблюдаемую грануляц. структуру поверхности С. [c.590]

В существующих решениях используются в основном прямые методы учета излучения, заключающиеся в следующем лучистая составляющая, взятая в форме выражения для результирующей плотности излучения, включается в уравнение энергии, которое рассматривается совместно с уравнениями движения и неразрывности при соответствующих граничных условиях для вычисления температурного поля. Наиболее полно такая постановка задачи сформулирована Е. С. Кузнецовым [2]. Прямые методы, применяемые обычно для ламинарного пограничного слоя, приводят к необходимости решать сложные нелинейные интегродифферен-циальные уравнения, что практически, в общем случае, не представляется возможным. К одной из первых попыток учета излучения движущихся газов следует отнести работу М. Т. Смирнова [3]. Наиболее полно идеи этого метода развиты В. Н. Адриановым и С. Н. Шориным [4]. В работе последних рассматривается движение серого излучающего нетеплопроводного газа в канале заданной конфигурации. Задача сводится к нелинейному дифференциальному уравнению простейшего типа, которое берется в квадратурах. Вычисляются температурное распределение в потоке и некоторые теплообменные характеристики, применяемые в теплотехнических приложениях. [c.133]

Газы. Большинство газов прозрачно для видимого излучения, и при не слишком большой интенсивности лазерные лучи проходят через них без видимых эффектов. Однако при очень больших интенсивностях, которые на опыте достигаются при фокусировании линзой световых лучей так называемых гигантских импульсов, в газе в области фокуса происходит пробой, т. е. развивается бурная ионизация и образуется плазма. Так, например, в воздухе пробой получается при энергии в импульсе около 1 дж (длительность гигантского импульса составляет обычно 30 X 10 сек), т. е. при мощности a 10 Мет. При радиусе кружка фокусировки 10" см это соответствует плотности потока лучистой энергии в фокусе a iOi eml M и напряженности электрического поля в световой волне 5 X 10 в см. [c.263]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...