Радиационный теплообмен. Основные понятия радиационного переноса теплоты. (Тема 3. Лекции 10,11) презентация

Тема 3. Радиационный теплообмен Лекции 10, 11

§ 1. Основные понятия радиационного переноса теплоты Задача расчета радиационного теплообмена (РТО) – описать суммарные, макроскопические эффекты процессов распространения электромагнитных волн и их взаимодействия с веществом, поэтому принимается допущение, что излучение твердых и жидких тел является поверхностным. Излучение газов и некоторых полупрозрачных материалов является объемным. Интегральное излучение – излучение во всем диапазоне длин волн. Спектральное излучение – отнесенное к бесконечно малому интервалу длин волн d. Поток излучения Q, Вт – количество энергии, испускаемое в единицу времени.

Яркость излучения В – величина потока излучения в единице пространственного угла, отнесенная к единице площади проекции излучающей поверхности на плоскость, ортогональную направлению излучения, Вт/(м2стер). Яркость излучения В – величина потока излучения в единице пространственного угла, отнесенная к единице площади проекции излучающей поверхности на плоскость, ортогональную направлению излучения, Вт/(м2стер). Излучение называется изотропным (диффузным), если яркость излучения одинакова по всем направлениям.

Следовательно, Следовательно, – связь между яркостью и плотностью потока полусферического излучения.

Согласно закону сохранения энергии, Согласно закону сохранения энергии, QПАД = QПОГЛ + QОТР + QПРОП . Разделим это равенство на величину падающего теплопотока: A + R + D = 1 ,

Поток эффективного излучения Поток эффективного излучения QЭФ = QСОБ + QОТР = QСОБ + R  QПАД . Поток результирующего излучения – разность между приходом и расходом теплоты в единицу времени: QРЕЗ = QПАД – QЭФ = (QПОГЛ + QОТР) – (QСОБ + QОТР) = = QПОГЛ – QСОБ .

§ 2. Законы излучения абсолютно черного тела Согласно закону Планка, плотность потока спектрального излучения а.ч.т. ,

§ 3. Излучение реальных тел

Спектральная степень черноты  – отношение плотностей потоков спектрального излучения данного тела и а.ч.т. при одних и тех же длине волны и температуре: Спектральная степень черноты  – отношение плотностей потоков спектрального излучения данного тела и а.ч.т. при одних и тех же длине волны и температуре: . Интегральная степень черноты  – отношение плотностей потоков интегрального излучения данного тела и а.ч.т., находящихся при одной и той же температуре: .

Рассмотрим 2 параллельные бесконечные плоские поверхности, изолированные от окружающей среды и находящиеся в состоянии термодинамического равновесия, т.е. имеющие одинаковую температуру. Рассмотрим 2 параллельные бесконечные плоские поверхности, изолированные от окружающей среды и находящиеся в состоянии термодинамического равновесия, т.е. имеющие одинаковую температуру.

§ 4. Угловые коэффициенты излучения

Согласно формуле слайда 4, величина потока излучения, покинувшего поверхность элементарной площадки dFM и попавшего на элементарную площадку dFN Согласно формуле слайда 4, величина потока излучения, покинувшего поверхность элементарной площадки dFM и попавшего на элементарную площадку dFN . Для изотропно излучающих и отражающих объектов (слайд 5) . Величина пространственного угла ,

С учетом 2 последних формул С учетом 2 последних формул .