54) Для багатошарової циліндричної стінки відповідні формули мають вигляд
,
(103)
,
(104)
,
(105) Температури
на зовнішніх поверхнях стінки і на межі
будь - яких двох шарів в багатошаро-вій
циліндричній стінці розраховують за
формулами
,
і
,
(106,107)
,
(108)
55) Особливістю променистого теплообміну є відсутність безпосереднього стикання тіл. Теплообмін може відбуватися при великій відстані від одного тіла до іншого.
Носієм
променистої енергії є електромагнітні
коливання з різною довжиною хвиль. В
залежності від довжини хвилі розрізняють
рентгенівські, світлові,
про-мені, інфрачервоні тощо. В теплообміні
велике значення мають світові, але
більше - теплові (інфрачервоні) промені.
Теплове випромінювання властиве всім тілам; кожне з них при температурах, які відрізняються від абсолютного нуля, випромінює енергію безперервно.
Теплообмін випромінюванням є таким видом теплообміну, при котрому енер-гія переноситься за допомогою електромагнітних хвиль (фотонів). Теплове випромі-нювання – це випромінювання, яке визначається тільки температурою тіла та його оптичними властивостями.
Цей вид теплообміну здійснюється в три етапи:
внутрішня енергія тіла спочатку перетворюється в енергію випромінювання;
енергія випромінювання поширюється в просторі;
енергія випромінювання знову перетворюється в теплоту, тобто у внутрішню енергію тіла, яке поглинає променистий потік.
Променистий теплообмін має місце між всіма тілами та є єдино можливим спо-собом переносу теплоти в вакуумі.
2 Потік
випромінювання – це
кількість променистої енергії, котра
переноситься в одиницю часу через
довільну поверхню. Позначення потоку
випромінювання таке ж, як і теплового
потоку, який переноситься іншими
способами, -
,
.
Щільністю потоку випромінювання називається потік випромінювання, який проходить через одиницю поверхні по всіх можливих напрямках в межах на-півсферичного тілесного кута:
,
(118)
56)
Випромінювальна
здатність
визначається
природою даного тіла і його темпера-турою.
Це – власне випромінювання
тіла. Тверді тіла
володіють переважно суцільним
спектром випромінювання:
вони здатні випромінювати хвилі всіх
дов-жин за будь - якої температури (
).
Однак інтенсивність теплового
випромі-нювання зростає з підвищенням
температури тіла, і за високих температур
(набли-жено за
)
променевий теплообмін (між твердими
тілами і газами) набуває домінуючого
значення.
Оскільки світло і теплове випромінювання мають однакову природу, між ними багато спільного: променева енергія поширюється в однорідному та ізотропно-му середовищі прямолінійно.
При попаданні потоку випромінювання на тіло в загальному випадку він ді-литься на три частини: ту, що поглинається, відбивається і пропускається тілом.
Якщо щільність потоку випромінювання, яке падає на тіло, дорівнює , то тоді можна записати рівняння теплового балансу:
,
(119)
Якщо розділити написаний вираз на величину , отримують:
.
(120)
Величина
називається поглинальною
здібністю тіла (або
коефіці-єнтом поглинання),
- відбивною здібністю
тіла (або коефіцієнтом
від-бивання),
- пропускною (або
коефіцієнтом пропускання).
Якщо
,
,
то тіло називають абсолютно
чорним (поглинає всі
падаючі на нього промені). Тіла, для яких
і не залежить від довжини хвилі па-даючих
променів, називають сірими.
Тіло,
яке відбиває всі падаючі на нього
промені, називають абсолютно
білим. Для цього тіла
,
а
.
Тіло,
яке пропускає всі падаючі на нього
промені, називається абсолютно
прозорим, або діатермічним.
Для цього тіла
,
а
.
Здебільшого тверді тіла належать до
непрозорих, проте майже всі гази, за
винятком багатоатомних газів, є прозорими,
або діатермічними.
П
ри
вивченні променистого теплообміну між
тілами вводиться спеціальна класифікація
променистих потоків, яка полегшує
розуміння процесу (рисунок 21).
Власним випромінюванням називають випро-
мінювання з поверхні тіла, яке залежить тільки від
температури і властивостей даного тіла. Розрізняють
також потоки: падаючого і поглинутого випроміню-
вання. Сума потоків власного і відбитого випроміню-
вання називається потоком ефективного випроміню-
вання. Різниця потоків власного і поглинутого ви-
промінювання називається потоком результуючого