Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Визначення інтегрального ступеня чорноти твердого тіла калориметричним методом
Мета роботи: вивчення основних закономірностей теорії променистого теплообміну, ознайомлення з методикою дослідження інтегрального ступеня чорноти твердого тіла. Короткі відомості з теорії Тепловим називають електромагнітне випромінювання, яке визначається температурою тіла. При температурах 273 … 4000 К теплове випромінювання займає інтервал довжин хвиль приблизно 0,7 … 1000 мкм, тобто включає червону ділянку видимого спектру і інфрачервоне випромінювання аж до міліметрових хвиль. Видимий спектр (0,4 … 0,8 мкм) є тепловим випромінюванням поверхні Сонця, температура якої 6000 К. Більшість твердих та рідких тіл випромінюють енергію всіх довжин хвиль в інтервалі від 0 до , тобто мають суцільний (неперервний) спектр випромінювання. До твердих тіл, спектр випромінювання яких суцільний, відносяться непровідники і напівпровідники електрики, метали з окисленою шорсткою поверхнею. Метали з полірованою поверхнею, багатоатомні гази і пари (СО2, Н2О та ін.) характеризуються селективним (переривистим) спектром випромінюванням. Одноатомні та двоатомні гази прозорі для інфрачервоного випромінювання. Тверді тіла випромінюють і поглинають енергію тонким поверхневим шаром. Випромінювання і поглинання газів має об’ємний характер. Інтенсивність випромінювання залежить від природи тіла, його температури, довжини хвилі, стану поверхні, а для газів – ще від товщини шару і тиску. Залежність інтенсивності випромінювання від температури значно більша, ніж в процесах теплопровідності і конвекції. Тому при високих температурах основним видом переносу є теплове випромінювання. Поверхневою густиною потоку випромінювання , Вт/м2, називають величину , де – енергія, Вт, яка випромінюється площадкою , м2, за усіма напрямками півсфери (рис. 5. 1, а). Енергетична яскравість , Вт/(ср · м2), визначається співвідношенням , де – , Вт, – енергія, що випромінюється площадкою ,м2, усередині тілесного кута , ср, в напрямку, який складає кут з нормаллю (рис. 5.1, б). Для дифузних випромінювачів енергетична яскравість не залежить від напрямку, тому ; . Останній вираз називають законом Ламберта (законом косинусів). Величини і є інтегральними характеристиками, тобто відносяться до сумарного випромінювання за усіма довжинами хвиль. Спектральна густина і інтенсивність випромінювання записують у виді
; , де і – характеристики випромінювання у інтервалі довжин хвиль від до . Зв'язок між спектральними і інтегральними величинами дають формули: ; . Розрізняють власне (), падаюче (), відбите (), поглинуте (), ефективне () і результуюче () випромінювання. Власне випромінювання визначається виключно температурою і оптичними властивостями поверхні. Падаючий на непрозору поверхню променистий потік частково відбивається і частково поглинається: . Ділення обох частин рівності на приводить до співвідношення , де – коефіцієнт відбиття; – коефіцієнт поглинання. Отже якщо тіло добре відбиває променисту енергію, воно погано її поглинає. Для абсолютно чорного тіла і . Густина потоку ефективного випромінювання визначається як . Результуюче випромінювання є різниця між власним випромінюванням тіла і тією частиною падаючого зовнішнього випромінювання, яке поглинається цим тілом, . Величина визначає потік енергії, який дане тіло передає оточуючим його тілам у процесі променистого теплообміну. Закон Планка встановлює співвідношення між спектральною густиною випромінювання абсолютно чорного тіла , довжиною хвилі і абсолютною температурою : , де = 3,74 ∙ 10-16 Вт ∙ м2; = 1,44 ∙ 10-2 м ∙ К. Зі збільшенням температури зростає рівень випромінювання на всіх довжинах хвиль і відбувається зміщення максимуму випромінювання у бік коротких хвиль. Закон Стефана – Больцмана визначає залежність інтегральної густини потоку випромінювання від абсолютної температури: . Величина Вт/(м2 · К4) є сталою Стефана – Больцмана. У технічних розрахунках закон Стефана – Больцмана зручно застосовувати в іншій формі: , де – коефіцієнтом випромінювання абсолютно чорного тіла; =5,67 Вт/(м2 · К4). Спектральним і інтегральним ступенем чорноти реальних тіл називають величини і . Для сірих тіл при фіксованій температурі ; . У відповідності до закону Кірхгофа . Для сірих тіл рівні і інтегральні характеристики: . Ступінь чорноти залежить від природи тіла, його температури, стану поверхні. Для металів із збільшенням температури вона зростає. При шорсткості поверхні, її забрудненні або окисненні може збільшуватися у декілька разів. Наприклад, для полірованого алюмінію = 0,04 … 0,06, при окисненні його поверхні = 0,2 … 0,3. Значення в залежності від температури і стану поверхні для різних матеріалів отримують дослідним шляхом.
Власне випромінювання реальних тіл розраховують за формулою . Кутовим коефіцієнтом випромінювання називають величину , де – повний потік випромінювання тіла 1 за усіма напрямками; – частка потоку випромінювання тіла 1, що падає на тіло 2. Для дифузного випромінювання кутові коефіцієнти визначаються виключно геометрією системи. Розглядаючи термодинамічну рівновагу тіл і , які обмінюються теплотою випромінюванням, отримують властивість взаємності кутових коефіцієнтів: . Властивість замкнутості витікає з закону збереження енергії для замкнутої системи тіл. Кутовий коефіцієнт дорівнює нулю у випадку не увігнутих (плоских і опуклих) тіл. У випадку теплообміну випромінюванням між тілом, яке не має увігнутості, і його оболонкою (рис. 5.2) , і результуючий потік випромінювання, Вт, виражається формулою [ 1, 3, 6 ]: , (5.1) де приведений ступінь чорноти . (5.2) Коли тіло випромінює у необмежений простір ( >> ) з (5.2) витікає, що , тобто приведений ступінь чорноти визначається ступенем чорноти меншого тіла. У цьому випадку формулою (5.1) можна користуватися для визначення ступеня чорноти меншого тіла: . (5.3) Співвідношення (5.3) лежить в основі калориметричного методу визначення інтегрального ступеня чорноти тіл. В калориметричному методі інтегральний ступінь чорноти визначається за тепловим потоком , що випромінює досліджуване тіло, і температурам поверхонь і . Поверхня досліджуваного тіла може передавати теплоту не тільки випромінюванням, але й конвекцією і теплопровідністю. Однак при достатньому розрідженні повітря тепловий потік від тіла передається практично тільки за рахунок випромінювання, тому з внутрішньої порожнини калориметра необхідно відкачувати повітря до тиску приблизно 10-5 мм. рт. ст. З іншими методами (радіаційним, регулярного режиму) можна ознайомитись в [2, 4, 5].
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-09; просмотров: 69; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.218.172.210 (0.013 с.) |