Определение плотности лучистого теплового потока между двумя параллельным плоскими стенками
Определить плотность лучистого теплового потока между двумя, параллельно расположенными, плоскими стенками, имеющими температуры и , а степени черноты поверхностей соответственно равны и . Как изменится интенсивность теплообмена при наличии между стенками экрана, со степенями черноты с обеих сторон . Условия теплообмена считать стационарными. Теплопроводностью и конвективным теплообменом в зазоре между пластинами пренебречь. В качестве экрана взять тонкий металлический лист.
Таблица 5
Первая
цифра
варианта Последняя
цифра
варианта
0 400 0,87 4 0,42 5
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
1. Какой механизм передачи тепла работает при свободной и вынужденной?
2. Какие виды лучистых потоков вы знаете?
3. Какое тело называется абсолютно черным, а какое абсолютно белым?
4. Как записывается закон Стефана - Больцмана и что он определяет?
5. Как экранирование влияет на величину лучистого теплового потока?
Ответ
32383,005, 142,547, 227,2.
Решение
Вычисляем абсолютные значения температур стенок:
400+273673 - температура стенки 1;
0,42+273273,42 - температура стенки 1.
Определяем значение приведенной степени черноты для варианта без экрана:
(1)
110,87+15-12,862
Удельный лучистый тепловой поток между двумя параллельно расположенными стенками:
(2)
где - коэффициент излучения абсолютно черного тела;
2,862∙5,67∙6731004-273,42100432383,005
Приведенная степень черноты для варианта с экраном:
(3)
110,87+10,025-10,0249
(4)
110,025+15-10,0255
Вычислим значение абсолютной температуры экрана, расположенного между излучающими стенками. Для стационарного процесса потоки лучистой энергии, передаваемой к экрану и от него ко второй стенке будут равны:
(5)
откуда
(6)
0,02490,0249+0,02556734+0,02550,0249+0,0255273,4240,25568,126К
Удельный лучистый тепловой поток между излучающими стенками при наличии экрана:
(7)
0,0249∙5,676731004-568,1261004142,547
Определяем во сколько раз изменится тепловой поток после установки экрана:
(8)
Δ32383,005142,547227,2
1. Какой механизм передачи тепла работает при свободной и вынужденной?
Естественная конвекция возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, вследствие чего происходит передача тепла
. При вынужденной конвекции перемещение вещества, а следовательно, и передача тепла обусловлено вследствие разности давлений.
2. Какие виды лучистых потоков вы знаете?
Если на тело извне не падает никаких лучей, то с единицы поверхности тела отводится лучистый поток энергии . Он полностью определяется температурой и физическими свойствами тела. Это собственное излучение тела. Однако обычно со стороны других тел на рассматриваемое тело падает лучистая энергия в количестве , это падающее излучение. Часть падающего излучения в количестве поглощается телом – поглощенное излучение; остальное в количестве отражается – отраженное излучение (рис. 1).
Рисунок 1 – Виды лучистых потоков
Собственное излучение тела в сумме с отраженным называется эффективным излучением тела, ; это фактическое излучение тела, которое измеряется приборами, оно больше собственного на величину . Результирующее излучение представляет собой разность между собственным излучением тела и той частью падающего внешнего излучения , которая поглощается данным телом, последняя равна .
Таким образом
Величина определяет поток энергии, который данное тело передает окружающим его телам в процессе лучистого теплообмена
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
