Лучистый теплообмен. 
Общая энергетика. 
Основное оборудование

Тепловое излучение есть результат превращения внутренней энергии тел в энергию электромагнитных колебаний. При попадании тепловых лучей (волн) на другое тело их энергия частично поглощается им, снова превращаясь во внутреннюю. Так осуществляется лучистый теплообмен между телами.

Из курса физики известно, что все тела при температурах, отличных от абсолютного нуля, излучают и поглощают кванты электромагнитного поля — фотоны, распространяющиеся со скоростью света (с = 3 • 10⁸ м/с).

При температурах, с какими обычно имеют дело в технике, основное количество энергии излучается при X от 0,8 до 400 мкм. Эти лучи принято называть тепловыми {инфракрасными). Они состоят из видимого (светового) излучения (0,4 до 0,8 мкм) и из инфракрасного излучения (от 0,8 до 400 мкм).

Основные определения

Тепловой поток, излучаемый на всех длинах волн с единицы поверхности тела по всем направлениям, называется поверхностной плотностью потока интегрального излучения Е, Вт/м².

Излучательная способность определяется природой данного тела и его температурой. Это собственное излучение тела.

Поскольку свет и тепловое излучение имеют одинаковую природу, между ними много общего. Часть энергии излучения ?_пад, падающей на тело (рис. 3.10), поглощается (Е_А)> часть отражается (E_R) и часть проникает сквозь него (Е_р). Таким обоазом.

Рис. ЗЛО. Распределение энергии излучения, падающей на тело

Это уравнение теплового баланса можно записать в безразмерной форме:

Величина А — ЕJE_nia называется коэффициентам поглощения, R = EJE_пад — коэффициентом отражения, D = Е₀/Е_плд — коэффициентом пропускания.

Тело, поглощающее все падающее на него излучение, называется абсолютно черным. Для этого тела А = 1. Тела, для которых коэффициент 0<�Л< 1 и не зависит от длины волны падающего излучения, называются серыми. Для абсолютно белого тела R = 1, для абсолютно прозрачного

D= 1.

Если поверхность поглощает тепловые лучи, но не поглощает световые, она не кажется черной. Более того, наше зрение может воспринимать такую поверхность как белую — например, снег, для которого А = 0,98. Стекло, прозрачное в видимой части спектра, почти не прозрачно для тепловых лучей (А = 0,94).

Твердые и жидкие тела в большинстве излучают энергию всех длин волн в интервале от 0 до оо, т. е. имеют сплошной спектр излучения (хотя наибольшее количество энергии испускается в пределах длин волн от 0,8 до 80 мкм). Чистые (неокисленные) металлы и газы характеризуются выборочным — селективным излучением, т. е. излучают энергию только определенных длин волн.

В большинстве твердых и жидких тел поглощение тепловых лучей завершается в тонком поверхностном слое, т. е. не зависит от толщины тела. Для этих тел тепловое излучение обычно рассматривается как поверхностное явление. В газе, в силу значительно меньшей концентрации молекул, процесс лучистого теплообмена носит объемный характер. Коэффициент поглощения газа зависит от размеров («толщины») газового объема и давления газа, т. е. концентрации поглощающих молекул.

Сумма потоков собственного и отраженного телом излучения называется его эффективным излучением (рис. 3.11):

Суммарный процесс взаимного испускания, поглощения, отражения и пропускания энергии излучения в системах тел называется лучистым теплообменом. .

Рис. 3.11. Графическая иллюстпаиия соотношения величин