ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛООБМЕНА.

Закон Планка.Энергия излучения абсолютно черного тела зависит от температуры и длины волны излучения по закону, предложенному Планком в 1900 году. Этот закон имеет такой вид: его же форма может быть представлна так:

Из закона излучения для абсолютно черного тела, предложенного Планком следовали многие другие законы излучения. Такие как законы Вина; Рэлея – Джинса, включая закон смещения Вина. Из этого же закона следует фундаментальный закон для определения интегральной плотности излучения абсолютно черного тела открытый опытным путем Стефаном и теоретически полученный Л.Больцманом. Этот закон имеетследующий вид: Здесь постоянная которая известна как постоянная Стефана – Больцмана имеет следующее значение: В более простом виде имеем: и Установленные законы излучения были получены для абсолютно черного тела, но

реальные все твердые тела являются серыми. В связи с этим в теории излучение введено понятие степени черноты, оно, по определению, представляет отношение плотности излучения реального тела к плотности излучения абсолютно черного тела при такой же абсолютной температуре, т.е это означает, что если обозначим степень черноты как тогда расчетная формула для плотности излучения этого

тела имеет такой вид: или где

• На основе этих формул решаются задачи расчета интенсивности переноса тепла излучением между твердыми телами. Наиболее простые из них связаны с телами простых форм: в частности перенос тепла излучением 2мя плоскими поверхностями. Численно, оптические свойства этих поверхностей реализуются следующим образом: поглощательные, отражательные и излучательные способности поверхностей, обменивающихся лучистыми потоками, соответственно. Поток от поверхности 1 и Та ким образом, получим следующую систему уравнений, описывающих интенсивность переноса тепла излучением между двумя плоскими поверхностями 1 и 2. и так как: то результирующее уравнение имеет следующий вид: с учетом, что существуют соотношения: и кроме того Используя замену:

окончательно имеем такую формулу для расчета результирующего потока излучения: В этой связи возникает возможность использовать понятие

приведенная степень черноты, которая следующим образом связана с оптическими

свойствами отдельных поверхностей, обменивающихся лучистыми потоками. В этом случае количество тепла, переносимого излучением

между плоскими поверхностями определится так: Для другой типичной задачи переноса лучистого тепла «теплообмен между телом и

оболочкой» имеем: Здесь: поверхность тела и оболочки, а также их степени черноты и приведенная степень черноты всей системы из тела и оболочки. Полный тепловой поток, передаваемый между телом и оболочкой будет: равен: Не трудно увидеть, что если тело и

оболочка имеют примерно одинаковые поверхности, то их приведенная степень черноты рассчитывается как между двумя плоскими поверхностями, это не противоречит физическому смыслу. Еще одна важная инженерная задача в сфере переноса тепла излучением. Эта задача связана с применением экранов для снижения лучистого теплового потока. Вот ее решения для случая одного и N экранов: Здесь: плотность лучистого потока для поверхности 1 при наличии одного экрана; тоже при отсутствии экранов; температуры поверхностей 1 и 2; возможное число экранов, а также плотность лучистого потока в системе с N экранов, имеющих одинаковые оптические свойства своих поверхностей, соответственно. Для тел произвольной формы и, произвольным образом расположенных друг относительно друга в пространстве, вводится величина - угловой коэффициент. Различают элементарный и средний угловые коэффициенты. Под средним угловым коэффициентом принимают отношение потока излучения падающего на тело 2 от излучения тела 1 к всему потоку излучаемому телом 1.

Тепловой расчет теплообменных аппаратов может быть проектным (конструкторским) или проверочным. Задача проектного расчета - определение величины и формы поверхности теплообмена, разделяющей горячую и холодную среды. Проверочный расчет выполняется в том случае, когда величина и форма поверхности заданы, т. е. известна конструкция теплообменного аппарата. Задача проверочного расчета - определение количества передаваемой теплоты и конечных температур рабочих сред. Указанные задачи решаются двумя методами.