Исследование теплообмена излучением

 

Цель работы: экспериментально определить коэффициент излучения при различных температурах электропроводящего материала калориметрическим методом.

 

Основы теории

Нагретые тела излучают электромагнитные волны. Это излучение осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения. Лучистая энергия, возникающая за счет тепловой части внутренней энергии тел, характеризуется длинами волн от 0,4 до 800 мкм. Носителями этой энергии являются видимые ( = 0,4-0,8 мкм) и инфракрасные ( = 0,8-800 мкм) лучи, называемые тепловыми.

Полное количество энергии, излучаемое в единицу времени единицей поверхности абсолютно черного тела, имеющего температуру Т, К, определяется законом Стефана-Больцмана:

 Вт/м².

Величина Е₀ называется интегральной плотностью потока излучения абсолютно черного тела, т. е. такого тела, которое поглощает всю падающую на него энергию. Коэффициент = 5,67∙10^-8 Вт/м²·К⁴ называется постоянной Стефана-Больцмана. В технических расчетах закон Стефана-Больцмана обычно применяется в другой форме

 Вт/м²,

где величина С₀= ∙10⁸ = 5,67 Вт/м²·К⁴ называется коэффициентом излучения абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана можно применять и для серых тел. В этом случае он принимает вид:

 Вт/м²,

где Е - интегральная плотность потока излучения серого тела; - интегральная степень черноты серого тела; С - коэффициент излучения серого тела, Вт/м²·К⁴.

Лучистый теплообмен между двумя поверхностями определяется как разность их эффективных излучений. Результирующим потоком излучения называют разность между количеством энергии, излученной телом, и поглощенным им количеством энергии, излученной и отраженной другими телами. В случае теплообмена излучением между телом и его оболочкой результирующий поток излучения определяется по формуле /2, 3/

 Вт/м²,                             (5.1)

где  Вт/м²·К⁴  ………………                       (5.2)

- приведенный коэффициент излучения рассматриваемой системы тел; С₁, С₂ - коэффициенты излучения тела и оболочки соответственно, Вт/м²·К⁴; Т₁, Т₂ – абсолютные температуры тела и оболочки, К; F ₁ , F ₂ – площади поверхностей тела и оболочки, м² .

Величина                                          (5.3)

является приведенной степенью черноты системы, состоящей из тела и его оболочки, у которых степень черноты соответственно равна e ₁ и e ₂ .

Если поверхность тела во много раз меньше оболочки, т. е. F ₁ < F ₂ , то, согласно выражению (5.2), С_1,2 = С₁. В этом случае коэффициент излучения и степень черноты тела с меньшей поверхностью могут быть подсчитаны на основании (5.1)-(5.3)  по формулам /2/

 Вт/м²·К⁴;

e ₁ = С₁ / С_о ,

где Q _1-2 - результирующий поток излучения между телом и оболочкой. Значения степени черноты серого тела зависят от природы тела, температуры и состояния его поверхности.

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: