Теплообмін та випромінювання (стр. 2 из 2)

Nu = 0.66*Re^0,5 * Pr^0,33

^0.25

При турбулентному режимі течії середній коефіцієнт тепловіддачі визначається з формули:

Nu = 0,037 * Re^0,8*Pr^0,43

^0.25

Температура, при якій вибирається значення фізичних властивостей рідини в критеріальних рівняннях, називається визначальною температурою. Як визначальна температура в рівняннях прийнята: при обчисленні критеріївRe іPr температура незбуреного потоку, а при обчисленні Рr– середнє значення по поверхні температури стінки.

4. Поняття про абсолютно чорне, сіре і біле тіла

У відповідності з законом збереження енергії

E_пад =E_A+ E_R + E_D

або в безрозмірній формі

A+R+D=1,

де – A = E_A/E_падпоглинальна здатність; R = E_R/E_пад – відбивна здатність; D = E_D/ E_пад– пропускна здатність тіла.

Тіло, для якого A= 1, R = D = 0, називається абсолютно чорним. Якщо R=1, A=D = 0, то таке тіло називається абсолютно білим, а якщо D = 1, A = R = 0 –абсолютно проникним або діаметричним. Для більшої частини твердих тіл D = 0.

Тіла, для яких коефіцієнт поглинання 0<А<1 і поглинальна здатність не залежать від довжини хвилі падаючого випромінювання, називаються сірими.

Суму власного випромінювання тіла, відбитого ним, називають ефективним випромінюванням:

Е_еф = E + RE_па

Різниця між власним випромінюванням Е і поглинутим променистим потоком Е_погл. = АЕ_падназивається результуючим випромінюванням Ер.

Е _р = Е – АЕ _пад = Е _еф – Е _пад.

Сукупний процес випромінювання, поглинання, відбивання і пропускання енергії випромінювання в системах тіл називають променистим теплообміном.

Закон Планка. Для абсолютно чорного тіла спектральна щільність потоку випромінювання І_λ0 залежить від довжини хвилі й абсолютної температури тіла:

І_λ0=С₁λ^-5(е^с2/λт-1) ^– де С₁ = 3,74–10^-6 Вт/м²; С₂= 1,439–10^-2м*К – постійні випромінювання; Т – термодинамічна температура, К; е – основа натурального логарифма.

З підвищенням температури довжина хвилі, що відповідає максимальній інтесивності випромінювання, зміщається убік більш коротких довжин хвиль.

Закон Віна. Добуток довжини хвилі при якій досягається максимальне

Значення на температуру Т величина постійна.

λТ= 2,896 * 10^-3

Закон Стефана-Больцмана. З закону Планка шляхом інтегрування І_λ0 по довжинах хвиль випливає, що для абсолютно чорного тіла

Е₀= С₀ (Т/100)

5. Густина теплового потоку під час променевого теплообміну

Теплове випромінювання являє собою процес перетворення внутрішньої енергії випромінюючого тіла в енергію електромагнітних коливань. При потраплянні променистої енергії на інше тіло вона частково поглинається, перетворюючись у внутрішню енергію. Особливість теплообміну випромінюванням полягає в тому, що відпадає необхідність у безпосередньому контакті тіл. Випромінювання електромагнітних хвиль властиве всім тілам.

Випромінювання характеризується як хвильовими, так і корпускулярними властивостями, а саме: безперервністю електромагнітних хвиль і дискретністю, характерною для часток, так званих фотонів. Поширення випромінювання в просторі визначається хвильовими властивостями, а енергія випромінювання – корпускулярними. Теплове випромінювання характеризується довжиною хвилі λ і частотою коливань v. При цьому між ними є така залежність: v=C/λ, де С = 3–10⁸ м/с – швидкість поширення світла.

Випромінювання залежить від температури. Зі збільшенням температури збільшується внутрішня енергія тіла і, як наслідок, випромінювання тіла.

Крім температури випромінювання залежить від природи тіла, стану поверхні, для газів – також від товщини шару газу і його тиску. Більшість твердих і рідкихтіл випромінюють енергію у всіх діапазонах довжини хвиль. Чисті метали і гази випускають енергію тільки у визначених інтервалах довжини хвиль – так зване селективне випромінювання.

При помірних температурах, що звичайно зустрічаються в техніці випромінювання відповідає діапазонові довжин хвиль від 0,8*10^-6 до 0,8–10^-3 м. Вони відносяться до теплового (інфрачервоного) випромінювання.

Інтегральний променистий потік, випромінюваний за одиницю часу з одиниці поверхні в усіх напрямках напівсферичного простору і по всіх довжинах хвиль, називають поверхневою щільністю потоку інтегрального випромінювання, або випромінювальною здатністю тіла Е, Вт/м².

Відношення щільності потоку випромінювання, що випускається в нескінченно малому інтервалі довжин хвиль, до величини цього інтервалу, зветься спектральноющільністю потоку випромінювання, Вт/м*

І_λ= dE/dλ.

У загальному випадку тіло, па яке надходить променистий потік, частково поглинає його, частково відбиває і частково пропуск.