Лучистый теплообмен при наличии экранов

Для уменьшения лучистого теплообмена между телами применяют экраны. Рассмотрим действие экрана на простейшем примере, когда теплообмен происходит между двумя параллельными бесконечными поверхностями (рис.24). Температуры поверхностей Т₁ и Т₂, причем Т₁> Т₂. Между стенками установлен экран. Рассмотрим случай, когда коэффициенты поглощения обеих стенок и экрана одинаковы: А₁=А₂=А_э

Если экрана нет, то плотность теплового потока, переданного излучением от стенки 1 к стенке 2, определится из уравнения (141):

(148)

При наличии экрана плотность теплового потока, переданного от стенки 1 к экрану:

(149)

и от экрана к стенке 2

(150)

Рис.24. Лучистый

теплообмен при на­личии

одного экрана.

Так как по условию А₁=А₂=А_э, то равны и приведенные коэффициенты поглощения для систем (1, Э), (Э, 2) и (1, 2), т.е.

(151)

Кроме того, для стационарного теплового режима

(152)

т.е. плотности тепловых потоков для систем: поверхность1 - экран, экран - поверхность 2 и поверхность 1 - поверхность 2 через экран будут равны.

Тогда из (147) и (148) может бить определена температура экрана:

,

откуда

(153)

Подставив (153) в любое из выражений (149) или (150), и помня о (151) и (152), получим:

(154)

Таким образом, установка одного экрана, при принятых условиях, ослабляет излучение в 2 раза. Можно показать, что установка двух экранов ослабит излучение в 3 раза, а установка n экранов в (n +1) раз.

Гораздо больший эффект может быть достигнут, если коэффициент поглощения экрана будет меньше коэффициентов поглощения поверхнос­тей 1 и 2. Обычно в качестве экранов используют тонкие полирован­ные листы меди или алюминия, коэффициент поглощения которых очень мал.

Экраны широко применяют в тех случаях, когда надо оградить от действия тепловых лучей, работающих около поверхностей с высокими температурами, для защиты различных приборов, термопар и т.д.