4. 7. Уравнения подобия
Уравнением подобия называют зависимость между каким-либо определяемым числом подобия и другими определяющими числами подобия.
Академик М. А. Михеев рекомендует учитывать направление теплового потока отношением Ргж/Ргств степени 0,25. Тогда общее уравнение подобия для конвективного теплообмена принимает следующий вид:
Глава 5. Теплообмен излучением
5. 1. Общие сведения о тепловом излучении
В зависимости от длины волны А, лучи
обладают различными свойствами. Из всех
лучей наибольший интерес для теплопередачи
представляют тепловые лучи с
=
0,8-40мкм.
Каждое тело способно не только излучать, но и отражать, поглощать и пропускать через себя падающие лучи от другого тела. Если обозначить общее количество энергии излучения, падающей на тело, через Q, то часть энергии, равная А, поглотится телом, часть, равнаяR, отразится, а часть, равнаяD, пройдет сквозь тело. Отсюда
Величину А называют поглощательной способностью. Она представляет собой отношение поглощенной энергии излучения ко всей энергии излучения, падающей на тело. ВеличинуR называютотражательной способностью. R есть отношение отраженной энергии излучения ко всей падающей. ВеличинуD называютпропускательной способностью. D есть отношение прошедшей сквозь тело энергии излучения ко всей энергии излучения, падающей на тело.
5. 2. Основной закон поглощения
Падение интенсивности пропорционально начальной интенсивности, путиdx и зависит от свойств тела:
Знак минус в правой части указывает на убывание интенсивности. Коэффициент пропорциональности k, зависящий от физических свойств тела, температуры и длины волны, называется коэффициентом абсорбции, или коэффициентом поглощения вещества, для лучей с данной длиной волны;kимеет размерность Им.
Коэффициент поглощения
5. 3. Основные законы теплового излучения
Закон Планка.
Планк теоретически, исходя из электромагнитной природы излучения и используя представление о квантах энергии, установил следующий закон изменения интенсивности излучения абсолютно черного тела в зависимости от температуры и длины волны:
где е — основание натуральных
логарифмов;с1 =3,74*10-16вт-м2 — первая постоянная
Планка;с2 = 1,44*10-2м*град — вторая постоянная Планка;
- длина волны,Т — температура
излучающего тела, °К.
Закон Стефана — Больцмана.
Уравнение является аналитическим выражением закона Стефана - Больцмана, т. е. объемная плотность энергии равновесного излучения пропорцональна абсолютной температуре в четвертой степени.
Обычно в технической литературе закон Стефана — Больцмана пишут в следующем виде:
где Сs — коэффициент излучения абсолютно черного тела:
Закон Кирхгофа.
Для всякого тела энергия излучения и энергия поглощения зависят от температуры и длины волны. Различные тела имеют различные значения Е иА. Зависимость между ними устанавливается законом Кирхгофа.
.
Из закона Кирхгофа следует, что если тело обладает малой поглощательной способностью, то оно одновременно обладает и малой излучательной способностью (полированные металлы). Абсолютно черное тело, обладающее максимальной поглощательной способностью, имеет и наибольшуюизлучательную способность.