- •1. Механизмы передачи тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением.
- •2. Основные понятия и определения.
- •3. Теплопроводность.
- •4. Дифференциальное уравнение теплопроводности.
- •5. Краевые условия.
- •6. Теплопроводность плоской стенки.
- •7. Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •8.Теплопередача через плоскую стенку.
- •11. Конвективный теплообмен.
- •12. Конвективный тепловой поток.
- •13. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. Режимы течения теплоносителей.
- •16. Критерий Нуссельта.
- •17. Числа Фурье и Пекле.
- •20. Применение теории подобия. Число Прандтля.
- •21. Теплоотдача при течении жидкости в трубах и каналах.
- •22. Теплоотдача при свободной конвекции. Число Грасгофа.
- •23. Лучистый теплообмен.
- •24. Законы теплового излучения.
- •25. Эффективный и результирующий потоки излучения. Закон Кирхгофа.
- •28. Радиационно-конвективный теплообмен.
- •29. Теплообменные аппараты.
- •30. Конструкторский расчет теплообменного аппарата.
23. Лучистый теплообмен.
Теплообмен излучением – передача энергии с помощью электромагнитных волн. Излучают все тела, температура которых больше 0 К. Интенсивность зависит от температуры тела, характеристик поверхности, длины волны излучения. Наибольшая часть энергии передается в диапазоне длин волн . При низких температурах интенсивность излучения невысока. В этом диапазоне больше энергии передается конвекцией. При более высоких температурах интенсивность излучения быстро возрастает. При конвекция не учитывается.
Интегральный поток излучения – количество энергии, излучаемое поверхностью тела за 1с во всем диапазоне длин волн.
Плотность интегрального потока излучения – поток излучения с единицы поверхности.
Спектральный поток излучения – величина монохроматического излучения в диапазоне длин волн , отнесенная к . Служит для анализа зависимости интенсивности излучения от длины волны.
Рассматриваемые потоки – потоки собственного излучения, определяемые температурой и свойствами тела.
Интенсивность излучения также зависит от характеристик поверхности, которые отражаются в коэффициентах поглощения, отражения и пропускания – . В зависимости от соотношения этих коэффициентов различают: абсолютно черное тело ( ), абсолютно белое тело ( ), абсолютно прозрачное тело ( ). В технических расчетах всегда принимают .
Спектральные характеристики тела – радиационные характеристики, зависящие от температуры и длины волны излучения: .
Интегральные характеристики тела – характеристики, зависящие только от температуры; в среднем диапазоне длин волн (инфракрасный диапазон).
Серое тело – идеальное тело, имеющее постоянные характеристики поверхности.
24. Законы теплового излучения.
Закон Планка устанавливает зависимость спектральной излучательности АЧТ от длины волны и температуры:
первая и вторая постоянные Планка.
Чем выше температура тела, тем больше спектральная излучательность тела, максимумы графиков при этом смещаются влево, в район видимого спектра (коротковолновая часть). Для реального тела и селективного (в определенном спектре) излучения линии на графике являются огибающими. Для серого тела высота линий наполовину меньше. Максимум излучения соответствует длине волны ( ) мкм.
Величина интегрального потока излучения – интеграл от функции Планка при постоянной температуре по диапазону длин волн, или площадь под кривой функции Планка.
Закон Вина описывает смещение максимума излучательности тела при повышении температуры тела в сторону увеличения длины волны. Частный случай закона Планка при исследовании функции на экстремумы.
постоянная Вина.
Закон Стефана-Больцмана описывает функцию Планка при постоянной температуре.
постоянная Стефана-Больцмана, коэффициент излучения АЧТ, используется с уравнением при практических расчетах.
Степень черноты реального тела – отношение интегральных потоков излучения данного тела и АЧТ при постоянной температуре. Определяется экспериментально и может быть найдена как в диапазоне длин волн (интегральная степень черноты), так и для монохроматического излучения (спектральная степень черноты).