9. Распределение лучистой энергии, падающей на тело.
Лучистая энергия, испускаемая на какое-либо тело, в зависимости от его физических свойств, формы и состояния поверхности, частично поглощается этим телом и переходит в тепловую энергию, а остальная часть
отражается и частично проходит через него (рис. 1.4), то есть
Разделив обе части равенства на QO , получим
Или
1=A+R+D,
где
–
поглощательная
способность тела;
– отражательная
способность тела;
–
пропускная
способность тела.
Рис. Схема распределения лучистой энергии, падающей на тело: QO – общее количество лучистой энергии, падающей на тело; QA, QR, QD – соответственно количество лучистой энергии, поглощенной, отраженной и прошедшей через него.
Величины A, R, D являются безразмерными коэффициентами поглощения, отражения и пропускания. В зависимости от физических свойств тела, его температуры и длины волны падающего излучения эти коэффициенты имеют разные численные значения. А в частных случаях они могут быть равны нулю.
Так если коэффициент поглощения А = 1 (т.е. R = D = 0),
то тело полностью поглощает все подающие на него лучи и называется абсолютно черным телом. Абсолютно черных тел в природе нет, свойствами, близкими к абсолютно черному телу, обладают нефтяная сажа, черное сукно, черный бархат.
Если коэффициент отражения R = 1 (т.е. A = D = 0 ), то тело полностью отражает падающие на него лучи. Такое тело называется зеркальным, при правильном на рассеянном отражении, или абсолютно белым телом, при рассеянном отражении.
Если D = 1 (т.е. R = A = 0), то тело пропускает через себя все падающие на него лучи. Такое тело называется абсолютно проницаемым (прозрачным). Воздух – практически прозрачная среда, твердые тела и жидкости непрозрачны. Многие тела прозрачны только для определенных волн (стекло пропускает световые лучи и почти непрозрачно для ультрафиолетового и длинноволнового инфракрасного излучения).
При теплообмене излучением между двумя поверхностями, находящимися параллельно на небольшом расстоянии друг от друга, количество теплоты, передаваемой излучением с одной поверхности на другую, на основании закона Стефана – Больцмана может быть определено по формуле
где пр C – приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2.К);
С1, С2 – коэффициенты излучения тел, между которыми происходит процесс лучистого теплообмена;
о С – коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,68 Вт/(м2.К4).
В строительной практике иногда возникает необходимость уменьшения интенсивности теплообмена излучением. Одним из эффективных средств уменьшения интенсивности теплообмена служат защитные экраны, выполненные из материалов с малой поглощательной и большой отражательной способностями.
Рассмотренные элементарные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция и тепловое излучение) на практике, как правило, протекают одновременно. Конвекция, например, всегда сопровождается теплопроводностью, излучение часто сопровождается конвекцией. Сочетание различных видов теплообмена может быть весьма разнообразным, но роль их в общем процессе неодинакова. Это так называемый сложный теплообмен. Процесс теплообмена между стенкой и омывающим ее газом является типичным примером сложного теплообмена – совместного действия конвекции, теплопроводности и теплового излучения.