Радиационен топлообмен: концепция, изчисление

Тук читателят ще намери обща информация за това как, какво е топлопренос,

Влизане в пренос на топлина

За да разберем същността на лъчезарната топлообмен, първо трябва да разберем същността й и да разберем какво е то?

Топлообменът е промяна в енергийния индекс на вътрешен тип без потока на работа върху обект или предмет и без извършване на работа от тялото. Такъв процес винаги протича в определена посока, а именно: топлопредаване от тяло с голям температурен индекс, до тяло с по-малък. Когато се постигне изравняване на температурата между телата, процесът спира и се осъществява чрез термична проводимост, конвекция и излъчване.

1. Топлинната проводимост е процесът на пренасяне на енергия от вътрешен тип от един фрагмент на тялото към друго или между телата, когато те се свържат.
2. Конвекцията е трансфер на топлина, реализиран в резултат на пренос на енергия заедно с течни или газови потоци.
3. Радиацията е електромагнитна по своята същност, излъчвана от вътрешната енергия на материята, която е в състояние на определена температура.

Формулата за топлина позволява да се правят изчисления за определяне на количеството на прехвърлената енергия, но измерените стойности зависят от естеството на процеса:

1. Q = cmDelta-t = cm (t₂ - t₁) - отопление и охлаждане;
2. Q = мламбда - кристализация и топене;
3. Q = mr - кондензация на пара, варене и изпаряване;
4. Q = mq - изгаряне на гориво.

Съответствие на тялото и температурата

За да разберете какво е лъчезарно топлообмен, трябва да знаете основните положения на физическите закони за инфрачервеното лъчение. Важно е да запомните, че всяко тяло, чиято температура е над нулата в абсолютната височина, винаги излъчва енергия с термичен характер. Той се намира в обхвата на инфрачервения спектър на вълните с електромагнитна природа.

Въпреки това, различни тела, имащи същия температурен индекс, ще имат различна способност да излъчват лъчиста енергия. Тази характеристика ще зависи от различни фактори, като: структура на тялото, природа, форма и повърхностно състояние. Естеството на електромагнитната радиация се отнася до двойната, корпускуларна вълна. Полето на електромагнитния тип има квантова природа и квантите му са представени от фотони. Взаимодействайки с атомите, фотоните се абсорбират и предават енергийното си захранване на електрони, фотонът изчезва. Енергията на индикатора на топлинната вибрация на атома в молекулата се увеличава. С други думи, излъчената енергия се превръща в топлина.

Излъчената енергия се счита за основното количество и се обозначава със знака W, измерен с джаули (J). В радиационния поток средната стойност на мощността се изразява в период от време, много по-голям от периодите на колебания (енергията, излъчена по време на единица време). Единицата, излъчвана от потока, се изразява в джаули, разделена на секунда (J / s), общоприетите варианти са watt (W).

Запознаване с лъчева топлообмен

Сега повече за феномена. Топлинният обмен на слънчева енергия е обменът на топлина, процесът на пренасянето й от едно тяло в друго, с различен температурен индекс. С помощта на инфрачервено лъчение. Тя е електромагнитна и се намира в областите на спектрите на вълните от електромагнитна природа. Вълната обхваща границата от 0.77 до 340 μm. Варира от 340 до 100 микрона се считат за дълги вълни, среден обхват вълна да включва 100-15 м и от 15 до 0.77 микрометъра да кратко.

Районът с къси вълни на инфрачервения спектър граничи със светлината на видимия тип, а участъците от дълги вълни на вълните излизат от района на ултра-късото радио вълна. Инфрачервеното лъчение се характеризира с праволинейно размножаване, то е способно да бъде пречупено, отразено и поляризирано. Той е способен да проникне в определен списък от материали, които са непрозрачни за видимо излъчване.

С други думи, лъчиста топлина може да бъде описан като пренос на топлина под формата на електромагнитна вълна енергия, където процесът протича между повърхностите, които са във взаимна радиация.

Индексът на интензитета се определя от взаимното разположение на повърхностите, от радиационните и абсорбиращи способности на телата. Светлинният топлообмен между телата се различава от процесите на конвекция и топлинна проводимост, тъй като топлината може да се предава чрез вакуум. Сходството на този феномен с други се дължи на предаването на топлина между тела с различен температурен индекс.

Радиационен поток

Токсичният топлообмен между телата има редица радиационни потоци:

1. Радиационният поток от подходящ тип е Е, който зависи от температурата Т и оптичните характеристики на тялото.
2. Потоки от инцидентна радиация.
3. Абсорбирани, отразени и предавани видове радиационни потоци. В сумата те са равни на Е_тампон.

Околната среда, в която възниква топлообмен, може да абсорбира абсорбцията на лъчението и да въведе своето.

Токсичният топлообмен между редица тела е описан с ефективен радиационен поток:

E_EF= E + E_OTP= Е + (1-А) Е_PAD.
Органите при всякакви температури с индекси А = 1, R = 0 и 0 = 0 се наричат ​​"абсолютно черни". Човекът създава понятието "черна радиация". Тя съответства на температурните си показатели до равновесието на тялото. Излъчената енергия на лъчението се изчислява, като се използва температурата на обекта или обекта, естеството на тялото не го засяга.

Следвайки законите на Болцман

Лудвиг Болцман, който живее на територията на Австрийската империя през 1844-1906 г., създава закона Стефан-Болцман. Той беше този, който позволи на човек да разбере по-добре същността на топлообмена и да управлява информацията, като го подобрява в продължение на много години. Нека да разгледаме нейната формулировка.

Законът Стефан-Болцман е неразделен закон, който описва някои характеристики на абсолютно черни тела. Тя дава възможност да се определи зависимостта на радиационната мощност на абсолютно черно тяло от неговия температурен индекс.

Подчинение на закона

Законите на лъчевата топлообмен се подчиняват на закона Стефан-Болцман. Нивото на топлопредаване чрез топлопроводимост и конвекция е пропорционално на температурата. Енергията на излъчване в топлинния поток е пропорционална на температурния индекс в четвъртата мощност. Това изглежда така:

q = сигма-А (Т.₁⁴ - Т.₂⁴).

Във формулата, q е топлинният поток, А е повърхността на тялото, излъчващо енергия, Т.₁ и Т.₂ - големината на температурите на излъчващите тела и околната среда, която се занимава с усвояването на това излъчване.

Гореспоменатият закон за излъчване на топлина описва точно само идеалното излъчване, произведено от абсолютно черно тяло (a.ch.t.). Такива тела на практика няма. Въпреки това плоските повърхности от черен цвят се приближават a.ch.t. Излъчването на светлинни тела е сравнително слабо.

Съществува коефициент на излъчване, въведен, за да се вземе предвид отклонението от идеалността на многобройните d.t. в дясната част на израза, обяснявайки закона на Стефан-Болцман. Емисионното отношение е равно на стойност по-малка от една. Плоската черна повърхност може да доведе до това съотношение до 0.98, а металното огледало няма да надвиши 0.05. Следователно абсорбиращите способности са високи за черни тела и ниски за огледални.

За сивото тяло (st.t.)

При топлообмена често се споменава термин като сиво тяло. Този обект е тяло, което има коефициент на спектралния тип на поглъщане на електромагнитно излъчване, по-малко от едно, което не разчита на дължината на вълната (честота).

Радиацията на топлината е една и съща според спектралния състав на излъчването на черно тяло със същата температура. Сивото тяло се различава от черно от по-малък показател за енергийна съвместимост. На спектралното ниво на чернота дължината на вълната не е засегната. Във видимата светлина саждите, въглищата и платината на прах (черно) са близо до сивото тяло.

Области на приложение на знания за топлопренос

Радиацията на топлината се появява постоянно около нас. В жилищни и офис сгради често са открити електрически нагреватели, които се занимават с помощта на топлина, и ние го видите под формата на червеникаво сияние спирала - топлина се отнася до видими, то "разходи" до границата на инфрачервения спектър.

Нагряването на стаята всъщност се обработва от невидимо съединение от инфрачервено лъчение. Устройството за нощно виждане използва източник на топлинна радиация и приемници, чувствителни към лъчение от инфрачервена природа, които позволяват на човек да се движи в тъмното.

Енергията на Слънцето

Слънцето отдясно е най-мощният радиатор на енергия, който има термичен характер. То затопля нашата планета от разстояние сто и петдесет милиона километра. Индикаторът за интензитета на слънчевата радиация, регистриран в продължение на много години и различни станции, разположени в различни ъгли на земята, съответства на приблизително 1,37 W / m².

Това е енергията на слънцето, която е източникът на живот на планетата Земя. В момента много умове се опитват да намерят най-ефективния начин да го използват. Сега познаваме слънчеви панели, които могат да отопляват жилищни сгради и да получават енергия за ежедневните нужди.

В заключение

Обобщавайки, читателят вече може да определи лъчева топлообмен. Опишете този феномен в живота и природата. Лъчиста енергия е основна характеристика на предаваната енергия вълна в такова явление като споменатите формули показват методи за изчисляване. В жанрово самия процес е обект на закона за Стефан-Болцман и може да има три форми, в зависимост от естеството си: потока на инцидент излъчване, със собствен вид радиация и размисъл, усвояване и премина.