Практическое занятие 7. Практическое занятие № 7. Занятие Теплообмен излучением

• Название: Занятие Теплообмен излучением
• Анкор: Практическое занятие 7
• Дата: 21.02.2022
• Размер: 37.5 Kb.
• Имя файла: Практическое занятие № 7.doc
• Тип: Занятие; #369398

Практическое занятие № 7. Теплообмен излучением.
Теплообмен излучением представляет собой такой вид теплообмена, при котором перенос тепловой энергии осуществляется посредством электромагнитных волн. Тепловое излучение свойственно всем твердым телам, и каждое из них непрерывно испускает и поглощает лучистую энергию.

Из множества существующих законов излучения применительно к теплообмену наибольшее практическое значение имеет закон Стефана-Больцмана, устанавливающий зависимость интенсивности излучения от температуры поверхности тела. Строго этот закон справедлив только для так называемого абсолютно черного тела, то есть такого абстрактного тела, которое полностью поглощает всю падающую на него лучистую энергию.

В соответствии с законом Стефана-Больцмана излучательная способность абсолютно черного тела E₀ прямо пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры его поверхности:
, Вт/м²,
где T – абсолютная температура поверхности тела, °K; C₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела, C₀ = 5,67 Вт/м²·град⁴.

Для того, чтобы можно было применить закон Стефана-Больцмана к реальным телам, вводится величина, называемая степенью черноты тела ε, которая представляет собой отношение излучательной способности рассматриваемого тела к излучательной способности абсолютно черного тела при одинаковых температурах их поверхностей:
.
Теоретически величина степени черноты может изменяться в пределах от 0 до 1, на практике границы значений степени черноты несколько сужаются. С учетом понятия степени черноты уравнение закона Стефана-Больцмана для реального тела может быть записано как
, Вт/м².
Формулы, вытекающие из закона Стефана-Больцмана, учитывают только собственное излучение тела. При расчете практических случаев теплообмена между телами необходимо кроме их собственного излучения учитывать также и отраженное излучение. С учетом этого на основании уравнения закона Стефана-Больцмана получают уравнения для расчета различных случаев теплообмена излучением.

Наиболее простым является случай теплообмена излучением между двумя плоскими параллельными поверхностями. Величина теплового потока, передаваемого излучением, в этом случае рассчитывается как
, Вт,
или для единицы поверхности
, Вт/м²,
где F – площадь поверхности, м²; ε_пр. – приведенная степень черноты, для данного случая определяемая по формуле
.
Здесь индексы «1» и «2» при параметрах относятся соответственно к более нагретому и более холодному телу.

Для уменьшения потерь тепла излучением часто применяют экраны, представляющие собой, как правило, тонкий металлический лист, устанавливаемый между излучающими поверхностями. За счет того, что будет происходить отражение лучистой энергии от поверхностей экрана, величина теплового потока излучением при этом значительно снижается. В случае установки одного экрана с одинаковой с обеих сторон степенью черноты, что на практике бывает чаще всего, при расчете приведенной степени черноты используется формула
,
гдеε_э – степень черноты поверхностей экрана.
Задача 1.

Определить плотность лучистого теплового потока между двумя кирпичными стенками, имеющими температуры t₁ = 120 °C и t₂ = 20 °C, если степени черноты их поверхностей составляют ε₁ = 0,87 и ε₂ = 0,93.
Задача 2.

Как изменится плотность лучистого теплового потока по условию задачи 1, если более нагретая стенка будет облицована оцинкованным железным листом, имеющим степень черноты 0,25.
Задача 3.

Как изменится плотность лучистого теплового потока по условию задачи 1, если более нагретая стенка будет облицована алюминиевым листом, имеющим степень черноты 0,06.
Задача 4.

Как изменится плотность лучистого теплового потока по условию задачи 1, если между стенками будет установлен экран из алюминиевого листа, имеющего степень черноты 0,06.