1. Поняття про теплове випромінювання

Всі поверхні є джерелами теплового випромінювання. теплове випромінювання це електромагнітні хвилі. що йдуть від нагрітих поверхонь і по своїй природі аналогічні видимому світлу і електромагнітними хвилям. Довжина хвиль цього випромінювання λ знаходиться в межах від 0,7 до 100 мкм. Це досить широкий діапазон. Для порівняння довжина хвиль видимого спектру знаходиться в межах 0,4÷0,7 мкм.

З агалом інфрачервоне випромінювання тіл поліхроматичне (має різні довжини), але максимум інтенсивності випромінювання припадає лише на певну довжину хвилі. Цю довжину хвиль визначають за законом Віна, мм

. (1)

Випромінювання, що потрапляє на поверхню розподіляється на три частини: частина відбивається, частина поглинається і частина проходить крізь тіло. Ці властивості залежать від виду матеріалу, стану поверхні, її температури, довжини хвилі та кута падіння випромінювання.

Згідно закону Стефана - Больцмана інтегральна інтенсивність випромінювання, Вт/м²

, (2)

де C_O – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, [Вт/м²К⁴]; T₁ - абсолютна температура тіла, К.

2. Теплообмін випромінюванням між поверхнями

Кожна поверхня відає тепло шляхом випромінювання, а також поглинає його. Нагріті поверхні втрачають більше тепла аніж поглинають. Результуючий тепловий потік з поверхні 1 на поверхню 2 визначають подвійним інтегруванням теплових потоків з елементарних поверхонь та . Його знаходять за формулою:

, (3)

де – приведений відносний коефіцієнт випромінювання при теплообміні між двома «сірими» поверхнями.

Рис.4. Довільне розміщення поверхонь

Величину в правій частині цієї формули називають коефіцієнтом опромінення:

. (4)

Коефіцієнт опромінення вказує на долю теплового потоку яка надходить з поверхні 1 на поверхню 2. Для точних розрахунків цей коефіцієнт знаходять шляхом цифрового інтегрування. При розрахунках “вручну” використовують властивості променевих теплових потоків та діаграми.

3. Властивості променевих теплових потоків.

При знаходженні коефіцієнтів опромінення користуються трьома головними властивостями променевих теплових потоків.

1. Властивість замкнутості променевих теплових потоків.

Вона виражається формулою:

, (5)

де n - загальна кількість поверхонь, які оточують дану. Рівняння не виконується у випадку, якщо поверхня 1 ввігнута, оскільки частина випромінювання попадає на саму цю поверхню. Прикладом таких поверхонь є більшість опалювальних приладів.

2. Властивість взаємності променевих теплових потоків виражається формулою:

. (6)

Ця властивість дозволяє легко знайти невідомий коефіцієнт опромінення, наприклад:

. (7)

3. 

   Властивість розподіленості променевих теплових потоків.

Її суть у тому, що тепловий потік з поверхні 1 на поверхню 2 можна замінити сумою теплових потоків між окремими частинами цих поверхонь:

(8)

Це дуже важлива залежність, яка дозволяє застосовувати декілька простих випадків теплообміну для знаходження коефіцієнта опромінення при довільному розташуванні поверхонь.

Рис.3.

Для прискорення розрахунків можуть також застосовуватися діаграми, рис.3. Вони розроблені для двох стандартних розташувань поверхонь: паралельних та перпендикулярних площин.