22. Закон Стефана - Больцмана.

Количество энергии, излучаемое телом в единицу времени, единицей поверхности (S), характеризует лучеиспускательную способность (Е) тела.

,

где: - энергия, излучаемая телом.

Интенсивность излучения - это отношение лучеиспускательной способности к длине волны.

Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела () пропорциональна четверной степени абсолютной температуры его поверхности.

где Т - абсолютная температура поверхности тела [⁰K] ;

; - константа лучеиспускания абсолютно черного тела. Или тепловой поток излучением:

Для удобства расчетов это уравнение записывается следующим образом:

,

Этот закон абсолютно справедлив для абсолютно черных тел.

Для серых тел в уравнение вводится степень черноты ( ) ;

где - степень черноты серого тела (=);

- лучеиспускательная способность абсолютно черного тела;

- лучеиспускательная способность серого тела.

Закон Кирхгофа.

Для серых тел необходимо знать зависимость между их излучательной и поглощательной способностью.

,

где Е - лучеиспускательная способность тела;

А - лучепоглощательная способность тела.

Отношение лучеиспускательной способности тела к его лучепоглощательной способности, есть величина постоянная, равная лучеиспускательной способности абсолютно черного тела.

Взаимное излучение двух твердых тел.

Если тело, излучающее энергию, находится внутри другого тела, которое тоже излучает энергию, то тепловой поток взаимного излучения можно определить на основании закона Стефана-Больцмана.

Количество тепла (), передаваемое посредством излучения от более нагретого тела, имеющего температуру, к менее нагретому телу с температурой, определяется по уравнению:

₁₂ ,

где и- абсолютные температуры взаимоизлучающихся тел;

₁ и ₂ - степень черноты этих тел;

- обобщенный коэффициент взаимного излучения

- угловой коэффициент, характеризующий угол атаки лучей;

- время;

S - поверхность излучения.

В действительности же тепло переносится совместно конвекцией, диффузией и излучением. Такой процесс называют теплопередачей.

23. Конвективный теплообмен.

Обязательным элементом конвективного переноса количества тепла, является движение макроскопических струй теплового потока. Конвективный теплообмен между потоком теплоносителя и поверхностью твердой стенки называется теплоотдачей. Интенсивность этого процесса зависит от многих параметров, характеризующих свойства, состояние и режим перемещения среды, а также форму и размеры твердого тела. Так как математическое описание процесса конвективного теплообмена встречает непреодолимые затруднения, при его изучении за основу принимают более простую общую закономерность, называемую уравнением Ньютона:

.

тепловой поток при конвективном теплообмене пропорционален разности температур поверхности твердого тела и соприкасающейся с ней среды, поверхности соприкосновения и продолжительности процесса.

- выражает количество тепла, отданного единицей поверхности в единицу временипри разности температур 1 град. Кельвина.

Величина - термическое сопротивление теплоотдачи (-не является постоянной величиной).- зависит от следующих факторов:

1. физических свойств теплоносителя (плотность,вязкость,v- скорость).

2. тепловых свойств(с - теплоемкость, - температура,-теплопроводность).

1. геометрических параметров твердого тела и его шероховатости (- длина,-диаметр,-абсолютная шероховатость).