- •Конспект лекций
- •3.1. Термодинамика
- •3.1.1. Содержание и метод термодинамики
- •3.1.2. Основные понятия термодинамики
- •3.1.3. Газовые смеси
- •3.1.4. Законы идеальных газов
- •3.1.5. Первое начало термодинамики
- •3.1.5.1. Первое начало термодинамики как математическое выражение закона сохранения энергии
- •3.1.5.2. Первое начало термодинамики простого тела
- •3.1.6. Понятие теплоёмкости
- •3.1.7. Первое начало термодинамики для идеальных газов
- •3.1.7.1. Закон Майера
- •8314 Дж/(кмольк).
- •3.1.7.2. Принцип существования энтропии идеального газа
- •3.1.8. Термодинамические процессы
- •3.1.8.1. Классификация термодинамических процессов
- •3.1.8.2. Работа в термодинамических процессах
- •3.1.9. Круговые процессы (циклы)
- •3.1.9.1. Тепловые машины, понятие термического к.П.Д.,
- •3.1.9.2. Цикл Карно
- •3.1.10. Второе начало термодинамики
- •3.1.11. Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.2. Циклы газотурбинных установок
- •3.1.12. Типовые задачи к разделам курса «термодинамика»
- •3.1.12.1. Параметры, уравнение состояния идеального газа
- •3.1.12.2. Газовые смеси
- •3.1.12.3. Первое начало термодинамики
- •3.1.12.4. Процессы изменения состояния вещества
- •3.1.12.5. Термодинамические циклы
- •4.1.Теплопередача
- •4.1.1. Теплопередача, её предмет и метод, формы передачи теплоты
- •4.2. Теплопроводность
- •4.2.1. Температурное поле
- •4.2.2. Температурный градиент
- •4.2.3. Тепловой поток. Закон Фурье
- •4.2.4. Коэффициент теплопроводности
- •4.2.5. Дифференциальные уравнения теплопроводности
- •4.2.6. Условия однозначности для процессов теплопроводности
- •4.2.7. Отдельные задачи теплопроводности при стационарном режиме
- •4.3. Конвективный теплообмен
- •4.3.1. Основные понятия и определения
- •4.3.2. Теория размерностей
- •Размерности и показатели степени при конвективном теплообмене
- •4.3.3. Теория подобия
- •4.3.4. Критериальные уравнения
- •4.3.5. Некоторые случаи теплообмена
- •4.3.6. Расчетные зависимости конвективного теплообмена
- •4.3.7. Теплообмен при естественной конвекции
- •4.3.8. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах и каналах
- •4.3.9. Теплоотдача при поперечном обтекании труб
- •4.4. Тепловое излучение
- •4.4.1. Основные понятия и определения
- •4.4.2. Виды лучистых потоков
- •4.4.3. Законы теплового излучения
- •4.4.4. Особенности излучения паров и реальных газов
- •4.5. Теплопередача
- •4.5.1. Теплопередача между двумя теплоносителями через разделяющую их стенку
- •4.5.2. Оптимизация (регулирование) процесса теплопередачи
- •4.5.3. Теплопередача при переменных температурах (расчет теплообменных аппаратов)
4.4.2. Виды лучистых потоков
Количество энергии, излучаемое поверхностью тела во всем интервале длин волн (от =0 до=) в единицу времени, называетсяинтегральным (полным) потоком излученияQ(Вт). Излучение, соответствующее узкому интервалу длин волн, называетсямонохроматическим. Количество энергии, излучаемое единицей поверхности тела в единицу времени, называетсяизлучательной способностьютела Е (Вт/м2) илиплотностью интегрального излучения. Излучательная способность тела, отнесенная к определенной волне излучения, называетсяинтенсивностью излученияJ(Вт/м3).
Лучистый поток Q, падающий на тело, частично им поглощаетсяQA, частично отражаетсяQR, частично проходит сквозь телоQD(рис. 4.6).
Рис. 4.6. Схема распределения падающей лучистой энергии
Количество лучистой энергии, падающей на данное тело, можно записать:
Q=QA+QR+QD(4.87)
Разделив обе части равенства на Qи обозначив
QA/Q=A, QR/Q=R, QD/Q=D,
получим
1=A+R+D. (4.88)
Коэффициенты A,R,Dхарактеризуют соответственно поглощательную, отражательную и пропускную (прозрачность) способность тела. В связи с этим они именуютсякоэффициентами поглощения, отражения и пропускания, которые для различных тел могут изменяться от 0 до 1.
Если А=1, то R=D=0; это означает, что вся падающая лучистая энергия полностью поглощается телом. Такие тела называютсяабсолютно чернымиили просто черными.
Если R=1, тоA=D=0; это означает, что вся падающая лучистая энергия полностью отражается телом. При этом, если отражение правильное, тела называютсязеркальными; если же отражение диффузное, —абсолютно белыми.
Если D=1, тоA=R=0; это означает, что вся падающая энергия полностью проходит сквозь тело. Такие тела называютсяабсолютно прозрачными(проницаемыми) илидиатермичными.
В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует; тем не менее понятие о них является очень важным для сравнения с реальными поверхностями.
Если бы тело не испытывало излучение извне, то излучаемая телом энергия представляла бы так называемое собственное излучениеЕсоб. Однако практически всегда на рассматриваемое тело падает лучистая энергия Епаддругих тел. В этом случае, если тело частично отражает падающую на него лучистую энергию, то полное излучение тела, называемоеэффективным излучением, (рис. 4.7), запишется:
Еэф=Есоб+Еотр=Есоб+RЕпад. (4.89)
Эффективное излучение зависит не только от физических свойств и температуры данного тела, но и физических свойств и температуры окружающих его тел. Кроме того, оно зависит от форм, размеров и относительного расположения тел в пространстве. Вследствие этих факторов физические свойства эффективного и собственного излучения различны.
Рис. 4.7. Классификация потоков излучения
Лучистый теплообмен между телами определяется потоком результирующего излучения. Результирующее излучениепредставляет собой разность между лучистым потоком, получаемым данным телом, и лучистым потоком, который оно посылает в окружающее его пространство (см. рис. 4.7):
qрез=ЕсобЕпогл=ЕсобАЕпад. (4.90)
Результирующий поток излучения может быть величиной положительной, отрицательной и равной нулю (при равновесном излучении).