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 С_s — 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 а_k учитывает передачу теплоты теплопроводностью и конвекцией, а а_и - 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