![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теплообмен излучением
Теплообмен излучением — процесс переноса тепла в виде электромагнитных волн. Этот вид теплообмена осуществляется в три этапа: в начале внутренняя энергия тела преобразуется в лучистую энергию, которая на втором этапе передается в пространстве, а на третьем этапе лучистая энергия преобразуется другим телом в теплоту. Тепловое излучение характеризуется длиной волны l и частотой колебаний n. Волны распрстраняются со скоростью света с = 3 108 м/с, а n= с/l. Основное количество энергии при обработке пищевых продуктов получают в области инфракрасного излучения (длина волны от 0, 8 до 800 мкм). При попадании на поверхность лучистой энергии в количестве Q, телом поглощается и превращается в тепловую энергию только ее часть Qп; часть энергии Qо отражается, а часть Qс проходит сквозь тело. Q = Qп + Qо + Qс. Разделив правую часть уравнения на Q, получим: Qп/Q + Qо/Q + Qс/Q = А + R + D = 1, где А, R, D, —поглощательная, отражательная и пропускательная способности тела, соответственно. При А=1, R=D=0 тело называется абсолютно черным. При R=1, A=D=0, вся падающая лучистая энергия отражается и тело называется абсолютно белым. При D=1, A=R=0 тело пропускает сквозь себя всю энергию и называется прозрачным или диатермичным. В природе нет ни абсолютно черных, ни абсолютно белых, ни абсолютно прозрачных тел, поэтому реальные тела называют “серыми”. Количество тепла, излучаемого единицей поверхности тела в единицу времени, называют лучеиспускательной способностью тела или поверхностной плотностью потока излучения Е = QL/FL. Лучеиспускательная способность тела является интегральной характеристикой, которая учитывает энергию излучения волн всех длин от 0 до ∞. Энергия излучения зависит от длины волны и температуры. Экспериментально зависимость между температурой тела и тепловым излучением была установлена Стефаном и подтверждена теоретически Больцманом. Эта зависимость носит названия закона Стефана-Больцмана: лучеиспускательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры: Е0= С0(Т/100)4, где С = 5, 67 Вт/(м2.К) —коэффициент излучения абсолютно черного тела. Для “серых”тел этот закон записывается в виде: Е = eС0(Т/100)4, где e = С/С0 —степень черноты, здесь С —коэффициент излучения рассматриваемого тела. e меняется от 0 до 1. Соотношение между лучеиспускательной поглощательной способностью тел устанавливает закон Кирхгофа: отношение излучательной способности тел Е к поглощательной А для всех тел одинаково и равно излучательной способности абсолютно черного тела Ео при той же температуре и зависит только от температуры: Е/А = Ео. Сопоставляя закон Кирхгофа и закон Стефана-Больцмана, можно получить: А=e, т.е. способность тела к поглощению излучения равна степени его черноты. Количество тепла, переходящее от более нагретого тела к менее нагретому посредством излучения можно определить по формуле: Qл = C1-2 jF[(T1/100)4- (T2/100)4], где C1-2 —приведенный коэффициент излучения; F —площадь поверхности излучения; T1 —температура более нагретого тела; T2 —температура нагреваемого тела; j - угловой коэффициент. Приведенный коэффициент излучения C1— зависит от взаимного расположения и степени черноты тел, участвующих в теплообмене. Могут быть три основных случая теплообмена лучеиспусканием: 1). Если одно тело c площадью F1 расположено внутри другого тела с площадью F2, то F=F1, угловой коэффициент j=1 и
где С1 и С2 коэффициенты лучеиспускания тел.
3). Если F2 = F1, то
|