Поскольку стенки топливников металлических печей нагреваются до температур обычно превышающих 100°С, основным механизмом теплоотдачи является лучистый в инфракрасной области. Поэтому при чрезмерной мощности излучения в комнату топливник огораживают непрозрачным для инфракрасных лучей экраном - кожухом печи (см. поз. 2 на рис. 150, поз. 9 на рис. 149, поз. 11 на рис. 117). Экраны обычно изготавливают из металла, но могут быть сделаны из любого огнестойкого даже оптически прозрачного материала (термостойкого стекла), лишь бы он не пропускал инфракрасные лучи. Куда же в этом случае «пропадает» лучистый поток? Изменяется ли при этом теплоотдача печи? До каких же температур может нагреваться сам экран-кожух печи?

Прежде всего вспомним, что падающий на слой вещества лучистый поток 1о частично отражается 10Тр, частично проходит внутрь слоя, где частично поглощается, а частично проходит через весь слой и выходит через него 1Проп (рис. 151). Внутри мутного слоя излучение может изменять своё направление (рассеиваться), отражаясь от неоднородностей (частиц, СГуСТКОв), И ВЫХОДИТЬ СО ВСеЙ ТЫЛЬНОЙ СТОрОНЫ ДиффуЗНО 1Проп

(пунктирная траектория). Процесс поглощения отличается от процесса рассеивания тем, что при поглощении излучения вещество слоя нагревается, а при рассеивании нет. Интенсивность направленного луча ослабевает как за счёт поглощения, так и за счёт рассеивания. Но поглощённое излучение из слоя не выходит, а рассеянное рано или поздно выйдет в виде ореола (как в случае света фар в тумане), в том числе и вперёд навстречу падающему излучению. В этом случае рассеянный поток вольётся в состав отражённого в виде диффузной составляющей. По сути отражённый свет есть частный случай рассеянного. В то же время, явление рассеяния увеличивает путь движения излучения в веществе, что повышает степень его поглощения.

Согласно закону сохранения энергии 1о=10тр+1погл+1проп, где 1о, 10тр, 1ПОгл и 1проп - интенсивности падающего излучения, отражённого, поглощённого и пропущенного. Отсюда к0тр+Кпогл+кПроп=1, где кОТр=1отр/1о -коэффициент отражения, кПОгл=1погл/1о - коэффициент поглощения, кПроп=1проп/1о - коэффициент пропускания. В дальнейшем для простоты будем считать 1прОп=0, хотя в ряде случаев для дачных бань могут оказаться интересными и прозрачные (в том числе и в видимой части спектра) экраны.

Далее, чтобы определиться с понятиями коэффициента поглощения, рассмотрим закрытую полость с одной и той же температурой всех стенок Т и степенью черноты всех стенок 8=1 (рис. 152). Теперь нанесём на один из участков внутренней поверхности полости пятно из материала (краски) со степенью черноты, отличной от единицы. Потоки лучистой энергии в полости как-то изменятся, перераспределятся, но потом в конце концов установятся на каком-то ином стационарном уровне. На пятно будет падать поток лучистой энергии абсолютно чёрного тела аТ4, причём часть этого потока будет отражаться к0ТрСтТ4, а часть поглощаться пятном КпоглСтТ4. В тоже время пятно само испускает поток лучистой энергии 1соб=£аТ4 (см. рис. 151), где с - степень черноты пятна. Тепловой баланс пятна будет достигнут при условии кПОгл=£. Таким образом, в условиях лучистого равновесия коэффициент поглощения Кпогл равен степени черноты с. Поскольку кОТр+Кпогл=1, то к0Тр будет равно к0Тр=1-£.

Теперь немного усложним модель: будем рассматривать баланс лучистого теплопереноса в зазоре между стенками с температурами Т1 и Т2 соответственно и с разными степенями черноты 81 и 82 (рис. 153). Тогда поток лучистой энергии слева направо будет равен ¡1=81<зТ14+12( 1-81), а справа 12=82аТ24+11(1-82). Преобразуя эти соотношения получаем

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8