Основной закон поглощения
Падение интенсивностипропорционально начальной интенсивности , пути dx 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; k имеет размерность Им.
Коэффициент поглощения
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*10-16 вт-м2 — первая постоянная Планка; с2 = 1,44*10-2 м*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 и А. 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 наибольшую излучательную способность.
Теплообмен излучением между твердыми телами. Параллельные пластины
Сумма собственного и отраженного излучений, испускаемых поверхностью данного тела, называется эффективным (фактическим) излучением:
Таким образом, тепловое излучение между параллельными поверхностями определяется уравнением
где - приведенный коэффициент излучения.
Теплообмен излучением между телами, одно из которых находится внутри другого
.
Произвольно расположенные тела
где приведенный коэффициент излучения данной системы тел;
Экраны
5. 8. Излучение газов
Излучение газообразных тел резко отличается от излучения твердых тел. Одноатомные и двухатомные газы обладают ничтожно малой излучательной и поглощательной способностью. Эти газы считаются прозрачными для тепловых лучей. Трехатомные (С02 и Н20 и др.) и многоатомные газы уже обладают значительной излучательной, а следовательно, и поглощательной способностью.
Сложный теплообмен
Теплообмен, учитывающий все виды теплообмена, называется сложным теплообменом.
Количественной характеристикой процесса теплообмена от газа к стенке (или наоборот) является суммарный коэффициент теплоотдачи:
где аk учитывает передачу теплоты теплопроводностью и конвекцией, а аи - передачу теплоты излучением.
Плотность теплового потока рассчитываемого аппарата определяется по уравнению
где а - суммарный коэффициент теплоотдачи входит в уравнение коэффициента теплопередачи.
В этом случае уравнение коэффициента теплопередачи для плоской стенки принимает вид