23. Лучистый теплообмен.

Теплообмен излучением – передача энергии с помощью электромагнитных волн. Излучают все тела, температура которых больше 0 К. Интенсивность зависит от температуры тела, характеристик поверхности, длины волны излучения. Наибольшая часть энергии передается в диапазоне длин волн . При низких температурах интенсивность излучения невысока. В этом диапазоне больше энергии передается конвекцией. При более высоких температурах интенсивность излучения быстро возрастает. При конвекция не учитывается.

Интегральный поток излучения – количество энергии, излучаемое поверхностью тела за 1с во всем диапазоне длин волн.

Плотность интегрального потока излучения – поток излучения с единицы поверхности.

Спектральный поток излучения – величина монохроматического излучения в диапазоне длин волн , отнесенная к . Служит для анализа зависимости интенсивности излучения от длины волны.

Рассматриваемые потоки – потоки собственного излучения, определяемые температурой и свойствами тела.

Интенсивность излучения также зависит от характеристик поверхности, которые отражаются в коэффициентах поглощения, отражения и пропускания – . В зависимости от соотношения этих коэффициентов различают: абсолютно черное тело (), абсолютно белое тело (), абсолютно прозрачное тело (). В технических расчетах всегда принимают .

Спектральные характеристики тела – радиационные характеристики, зависящие от температуры и длины волны излучения: .

Интегральные характеристики тела – характеристики, зависящие только от температуры; в среднем диапазоне длин волн (инфракрасный диапазон).

Серое тело – идеальное тело, имеющее постоянные характеристики поверхности.

24. Законы теплового излучения.

Закон Планка устанавливает зависимость спектральной излучательности АЧТ от длины волны и температуры:

первая и вторая постоянные Планка.

Чем выше температура тела, тем больше спектральная излучательность тела, максимумы графиков при этом смещаются влево, в район видимого спектра (коротковолновая часть). Для реального тела и селективного (в определенном спектре) излучения линии на графике являются огибающими. Для серого тела высота линий наполовину меньше. Максимум излучения соответствует длине волны () мкм.

Величина интегрального потока излучения – интеграл от функции Планка при постоянной температуре по диапазону длин волн, или площадь под кривой функции Планка.

Закон Вина описывает смещение максимума излучательности тела при повышении температуры тела в сторону увеличения длины волны. Частный случай закона Планка при исследовании функции на экстремумы.

постоянная Вина.

Закон Стефана-Больцмана описывает функцию Планка при постоянной температуре.

постоянная Стефана-Больцмана, коэффициент излучения АЧТ, используется с уравнением при практических расчетах.

Степень черноты реального тела – отношение интегральных потоков излучения данного тела и АЧТ при постоянной температуре. Определяется экспериментально и может быть найдена как в диапазоне длин волн (интегральная степень черноты), так и для монохроматического излучения (спектральная степень черноты).