Izmjenjivanje topline zračenja: koncept, proračun

Ovdje čitatelj će pronaći opće informacije o tome kako, što je prijenos topline,

Ulazak u prijenos topline

Da biste shvatili bit zračenja izmjene topline, najprije morate shvatiti njezinu bit i znati što je to?

Razmjena topline je promjena energetskog indeksa unutarnjeg tipa bez protoka rada na objektu ili predmetu i bez obavljanja posla od strane tijela. Takav proces uvijek napreduje u određenom smjeru, točnije: prijenos topline iz tijela s velikim indeksom temperature, do tijela s manjom. Kada se postigne izravnavanje temperature između tijela, postupak se zaustavlja, a provodi se pomoću toplinske provodljivosti, konvekcije i zračenja.

1. Termička provodljivost je proces prijenosa energije unutarnjeg tipa iz jednog dijela tijela u drugo ili između tijela kada uspostavljaju kontakt.
2. Konvekcija je prijenos topline, ostvaren kao rezultat prijenosa energije zajedno s tekućim ili plinovitim strujanjima.
3. Zračenje je u prirodi elektromagnetski, emitirano kroz unutarnju energiju tvari koja je u stanju određene temperature.

Formula topline omogućuje izračunavanje za određivanje količine prenesene energije, ali izmjerene vrijednosti ovise o prirodi procesa:

1. Q = cm-D-t = cm (t₂ - t₁) - grijanje i hlađenje;
2. Q = mlambda - kristalizacija i taljenje;
3. Q = mr - kondenzacija pare, ključanje i isparavanje;
4. Q = mq - sagorijevanje goriva.

Korelacija tijela i temperature

Da biste shvatili kakvu zračnu izmjenu topline trebate znati o osnovama zakona fizike o infracrvenom zračenju. Važno je zapamtiti da svako tijelo čija je temperatura iznad nule na apsolutnom uzvisini uvijek emitira energiju toplinskog karaktera. Leži u rasponu infracrvenog spektra valova elektromagnetske prirode.

Međutim, različita tijela, s istim indeksom temperature, imaju različite sposobnosti emitiranja zračenja. Ova karakteristika ovisit će o različitim čimbenicima, kao što su: struktura tijela, priroda, oblik i stanje površine. Priroda elektromagnetskog zračenja odnosi se na dvostruki, korpuskularni val. Polje elektromagnetnog tipa ima kvantnu prirodu, a kvantu predstavljaju fotoni. Interakcijom s atomima, fotoni se apsorbiraju i prenose energiju elektrona, foton nestaje. Povećava se energija pokazatelja toplinske vibracije nekog atoma u molekuli. Drugim riječima, zračena energija se pretvara u toplinu.

Emitirana energija se smatra glavnom količinom i označena je znakom W, mjerena džulovima (J). U toku zračenja, prosječna vrijednost snage se izražava u vremenskom razdoblju znatno većoj od razdoblja oscilacija (energija zrači tijekom jedinice vremena). Jedinica koja emitira strujom izražena je u džula podijeljena s drugom (J / s), općenito prihvaćene varijante su vat (W).

Poznanstvo s radijalnom izmjenom topline

Sada više o tom fenomenu. Radiantna izmjena topline je razmjena topline, proces prijenosa s jednog tijela u drugi, s različitim indeksom temperature. Pojava se uz pomoć infracrvenog zračenja. To je elektromagnetski i leži u regijama spektra valova elektromagnetske prirode. Valni pojas leži u rasponu od 0,77 do 340 μm. Raspon od 340 do 100 μm smatra se dugim valom, srednji valovi su 100 do 15 μm, a od 15 do 0,77 μm pripadaju kratkim valnim vrpcama.

Kratko-valno područje infracrvenog spektra priliježe svjetlu vidljivog tipa, a dugački valovi vala napuštaju područje ultraljubičastog radio vala. Infracrveno zračenje je obilježeno pravocrtnom razmnožavanjem, može se reflektiraju, reflektiraju i polariziraju. Može prodrijeti u određeni popis materijala koji su neprozirni do vidljivog zračenja.

Drugim riječima, prijenos zračenja topline može se karakterizirati kao prijenos topline u obliku energije elektromagnetnog vala, a proces je između površina koje su u procesu međusobnog zračenja.

Indeks intenziteta određuje se međusobnim rasporedom površina, zračenjima i apsorpcijskim sposobnostima tijela. Radiantna izmjena topline između tijela razlikuje se od konvekcije i procesa provođenja topline u toj toplini može se prenijeti kroz vakuum. Sličnost ovog fenomena s drugima posljedica je prijenosa topline između tijela s različitim temperaturnim indeksom.

Protok zračenja

Radiantna izmjena topline između tijela ima niz protoka zračenja:

1. Protok zračenja odgovarajućeg tipa je E, koji ovisi o temperaturi T i optičkim karakteristikama tijela.
2. Tokovi incidentnog zračenja.
3. Apsorbirani, reflektirani i prenosivi tipovi zračenja. U sumi su jednaki E_jastučić.

Okruženje u kojem dolazi do izmjene topline može apsorbirati apsorpciju zračenja i uvesti vlastitu.

Radiantna izmjena topline između više tijela opisana je efektivnim tokovima zračenja:

E_EF= E + E_OTP= E + (l-A) E_PAD.
Tijela pod uvjetima bilo koje temperature s indeksima A = 1, R = 0 i 0 = 0, nazivaju se "apsolutno crn". Čovjek je stvorio koncept "crnog zračenja". Ona odgovara temperaturnim indeksima prema ravnoteži tijela. Emitirana energija zračenja izračunava se pomoću temperature subjekta ili objekta, priroda tijela ne utječe na to.

Slijedeći zakone Boltzmanna

Ludwig Boltzmann, koji je živio na području Austrijskog carstva 1844-1906, stvorio je Stefan-Boltzmannov zakon. On je dopustio osobi da bolje razumije suštinu razmjene topline i upravlja informacijama, poboljšavajući ih dugi niz godina. Razmotrimo njegovu formulaciju.

Stefan-Boltzmannov zakon je integralni zakon koji opisuje neke značajke apsolutno crnih tijela. Omogućuje određivanje ovisnosti gustoće snage zračenja apsolutno crnog tijela na indeksu temperature.

Poslušnost zakonu

Zakoni sjajne izmjene topline pokoravaju se zakonu Stefan-Boltzmann. Razina prijenosa topline kroz provođenje topline i konvekcije proporcionalna je temperaturi. Radiantna energija u toplinskom toku proporcionalna je indeksu temperature u četvrtoj snazi. Izgleda ovako:

q = sigma-A (T.₁⁴ - T₂⁴).

U formuli, q je tok topline, A je površina tijela koja emitira energiju, T₁ i T₂ - veličinu temperature radijacijskih tijela i okoliša koji se bave apsorpcijom ovog zračenja.

Gore navedeni zakon zračenja topline opisuje upravo samo idealno zračenje koje proizvodi apsolutno crno tijelo (a.ch.t.). U životu nema praktički takvih tijela. Međutim, ravne površine crne boje pristupaju a.ch.t. Radijacija svjetlosnih tijela relativno je slaba.

Postoji koeficijent emisije, uveden da se uzme u obzir odstupanje od idealnosti brojnih d. na desnoj strani izraza, objašnjavajući Stefan-Boltzmannov zakon. Emisija je jednaka vrijednosti manjoj od jedne. Ravna crna površina može dovesti ovaj omjer na 0,98, a metalni zrcalo ne prelazi 0,05. Slijedom toga, apsorptivne sposobnosti su visoke za crna tijela i niske za one spekulativne.

O sivo tijelo (st.t.)

Kod razmjene topline često se spominje pojam kao što je sivo tijelo. Ovaj je objekt tijelo koje ima koeficijent spektralnog tipa apsorpcije elektromagnetskog zračenja manje od jednog, koji se ne oslanja na duljinu vala (frekvencija).

Zračenje topline je isto u skladu s spektralnim sastavom zračenja crnog tijela s istom temperaturom. Sivo tijelo razlikuje se od crne manjim indikatorom kompatibilnosti s energijom. Na spektralnoj razini crnila valna duljina nije pogođena. U vidljivom svjetlu čađa, ugljen i platina (crni) su blizu sive tijela.

Područja primjene znanja o prijenosu topline

Zračenje topline stalno se javlja oko nas. U stambenim i uredskim zgradama često nalaze električnih grijača, koji se bave pomoću topline, a mi smo ga vidjeli u obliku crvenkaste sjaj spirale - toplinska odnosi se na vidljiva, „troškova” na granici infracrvenog spektra.

Grijanje prostorije, zapravo, obrađuje nevidljivi spoj infracrvenog zračenja. Uređaj za noćno gledanje koristi izvor topline zračenja i prijemnika osjetljive na zračenje infracrvene prirode, što omogućava navigaciju u mraku.

Energija Sunca

Sunce pravo je najmoćniji radijator energije, koji je termalne prirode. Zagrijava naš planet s udaljenosti od stotinu i pedeset milijuna kilometara. Indikator intenziteta sunčevog zračenja, koji je registriran već dugi niz godina i različitih stanica smještenih u različitim uglovima zemlje, odgovara približno 1,37 W / m².

To je energija sunca koja je izvor života na planeti Zemlji. Trenutačno, mnogi umovi nastoje pronaći najučinkovitiji način korištenja. Sada znamo solarne ploče koje mogu zagrijati stambene zgrade i primati energiju za svakodnevne potrebe.

U zaključku

Sumirajući, čitatelj sada može definirati zračnu izmjenu topline. Opišite ovaj fenomen u životu i prirodi. Radiantna energija je glavna karakteristika vala prenošene energije u takvom fenomenu, a navedene formule prikazuju metode njegove izračunavanja. Generički Sam proces podliježe zakonu Stefan-Boltzmann i može imati tri oblika, ovisno o naravi: protok upadnog zračenja, vlastitom vrstom zračenja i refleksije, apsorpcije i prošlo.