Lo scambio di calore radiante tra gli organismi nel mezzo trasparente (il grado ridotto del sistema nero, il calcolo dello scambio di calore, i metodi di riduzione o l'aumento dell'intensità dello scambio termico).

Screens.

In vari campi della tecnologia, ci sono spesso casi quando è necessario ridurre la trasmissione del calore mediante radiazioni. Ad esempio, è necessario proteggere i lavoratori dall'azione dei raggi di calore nei workshop, dove ci sono superfici con alte temperature. In altri casi, è necessario proteggere le parti in legno degli edifici dal potere dell'energia al fine di prevenire l'accensione; Dovrebbe essere protetto da termometri di energia radiante, poiché altrimenti danno letture errate. Pertanto, è sempre quando è necessario ridurre la trasmissione termica da radiazioni, ricorrere all'installazione di schermi. Di solito lo schermo è una lamiera di metallo sottile con una grande capacità riflessiva. Le temperature di entrambe le superfici dello schermo possono essere considerate lo stesso.

Considera l'azione dello schermo tra due superfici parallele di frontiera piatta, con il trasferimento della convezione del calore da trascurare. La superficie delle pareti e dello schermo consideriamo lo stesso. La temperatura delle pareti T 1 e T 2 è supportata da costante, con T 1\u003e T 2. Supponiamo che i coefficienti della radiasi delle pareti e dello schermo siano uguali l'uno all'altro. Quindi i coefficienti di radiazione ridotti tra le superfici senza schermo, tra la prima superficie e lo schermo, lo schermo e la seconda superficie sono uguali l'uno all'altro.

Il flusso di calore trasmesso dalla prima superficie al secondo (senza schermo), determinare dall'equazione

Il flusso di calore trasmesso dalla prima superficie allo schermo, troviamo la formula

e dallo schermo alla seconda superficie per equazione

Con uno stato termico costante q 1 \u003d Q 2, quindi

a partire dal

Sostituire la temperatura dello schermo risultante a una qualsiasi delle equazioni, otteniamo

Confrontando le prime e ultime equazioni, scopriamo che l'installazione di una schermata sotto le condizioni prese riduce il trasferimento del calore mediante emissione della metà:

(29-19)

Si può dimostrare che l'installazione di due schermi riduce il trasferimento del calore triplice, l'installazione di tre schermi riduce il trasferimento di calore in quattro, ecc. L'effetto significativo della riduzione dello scambio di calore mediante radiazione si ottiene quando si applica una schermata di metallo lucidato, quindi

(29-20)

dove con "PR - il coefficiente di radiazione ridotto tra la superficie e lo schermo;

Con il PR - il coefficiente di radiazione ridotto tra le superfici.

Radiazione del gas

La radiazione dei corpi gassosi è nettamente diversa da solide emissioni. I gas sgoolologici e di biossido hanno una capacità radiativa e assorbibile trascurabile. Questi gas sono considerati trasparenti per i raggi termici. I gas trehatomici (CO 2 e H 2 O, ecc.) E Polyatomic hanno già un emettitore significativo e quindi assorbire la capacità. Alle alte temperature, la radiazione dei gas trihatic formata durante la combustione del carburante è di grande importanza per il funzionamento dei dispositivi di scambiatore di calore. Gli spettri della radiazione dei gas trochetomici, in contrasto con la radiazione dei corpi grigi, hanno un carattere nettamente pronunciato (selettivo). Questi gas sono assorbiti e irradiati con energia radiante solo in alcuni intervalli di lunghezza d'onda situati in varie parti dello spettro (figura 29-6). Per i raggi con altre lunghezze d'onda, questi gas sono trasparenti. Quando il raggio incontra

sulla fine uno strato di gas in grado di assorbimento del raggio con una data lunghezza d'onda, allora questo raggio è parzialmente assorbito, parzialmente passa attraverso lo spessore del gas e foglie dall'altra parte dello strato con intensità inferiore a quando si entra. Lo strato di uno spessore molto grande può praticamente assorbire l'intero raggio. Inoltre, la capacità di assorbimento del gas dipende dalla sua pressione parziale o dal numero di molecole e temperatura. Le radiazioni e l'assorbimento di energia radiante nei gas avviene in tutto il volume.

Il coefficiente di assorbimento del gas può essere determinato dalla seguente dipendenza:

o un'equazione comune

Lo spessore dello strato di gas S dipende dalla forma del corpo ed è definita come la lunghezza media del raggio lungo il tavolo empirico.

La pressione dei prodotti di combustione viene solitamente intrapresa pari a 1 bar, quindi la pressione parziale dei gas di trithatum nella miscela è determinata dalle equazioni P CO2, \u003d R CO2 e PH 2 O \u003d RH 2 O, dove R è la frazione del volume di gas.

La temperatura media del muro è calcolata dall'equazione

(29-21).

dove t "st - la temperatura del muro del canale all'ingresso del gas; T" "C T - la temperatura del muro del canale all'uscita del gas.

La temperatura media del gas è determinata dalla formula

(29-22)

dove t "g è la temperatura del gas all'ingresso del canale;

T "" P - Temperatura del gas all'uscita dal canale;

il segno più è preso nel caso di raffreddamento e "meno" - in caso di gas di riscaldamento nel canale.

Il calcolo dello scambio di calore mediante radiazione tra il gas e le pareti del canale è molto complessa ed è eseguita utilizzando un numero di grafici e tabelle. Un metodo di calcolo più semplice e abbastanza affidabile è progettato da una pila, che offre le seguenti equazioni che determinano la radiazione dei gas mercoledì con una temperatura di ° K:

(29-23)

(29-24) dove la pressione del gas parziale, la barra; S è lo spessore medio dello strato di gas, M, T - la temperatura media dei gas e dei muri, ° K. L'analisi delle equazioni fornite mostra che la capacità radiativa dei gas non obbedisce alla legge di Stephen - Boltzmann. La radiazione del vapore acqueo è proporzionale a T 3 e la radiazione del diossido di carbonio - G 3 "5.

per la modalità laminare

T.
assorbilla 6.

T (46) Parametri epleofisici dell'aria secca

ad una pressione di 101,3 · 10³

per il regime turbolento

dove λ m. - La conduttività termica del gas, può essere selezionata dalla tabella. 6; N. iO. - Coefficiente, tenendo conto dell'orientamento della superficie del caso:

8. Determina la conduttività termica σ k tra la superficie del caso e

di cIRCLING MEDIO:

dove S. n, S. nel, S. B - Area delle superfici inferiori, superiori e laterali del corpo del blocco, rispettivamente;

S. N \u003d. S. in \u003d. L. uno · L. 2 ;S. B \u003d 2. L. 3 (L. 1 +L. 2).

Per la rimozione del calore più efficiente, vengono spesso utilizzati i blocchi IVEP con superfici alette. Se il progettista è impostato per riscaldare il calcolo del calore per questo tipo di alimentatore secondario, è necessario determinare ulteriormente il coefficiente di scambio di calore efficace α ef che ho alettato iO.Superficie che dipende dal design delle costole e dal surriscaldamento del caso relativo all'ambiente. L'ef α I è definito allo stesso modo di calcolare i radiatori (vedere il calcolo dei radiatori, il paragrafo 5.5).

Dopo aver determinato il coefficiente di scambio di calore efficace α EF I, trasferisce il calcolo della conduttività termica dell'intero alloggio σ k, che consiste nella quantità di non-aletta σ a 0 e pinne σ alle superfici P:

g.
de. σ K 0 è calcolato da Formula (47), ma escludendo la superficie alettata;

g.
de. S. PI è l'area di base della superficie alettata; N. Sono un coefficiente che tiene conto dell'orientamento di questa superficie.

9. Calcola il surriscaldamento del blocco IVEP nella seconda approssimazione θ K0:

g.
de. PER KP - Coefficiente in base al corpo del blocco perforazione PER P; PER H1 è il coefficiente della pressione ambientale atmosferica.

Il programma per il quale è possibile definire il coefficiente PER H1, raffigurato in FIG. 9 e coefficiente PER Kp in fig. quattordici.

Il coefficiente di perforazione è determinato da (11) - (13) e secondo il programma mostrato in FIG. otto.

10. Determinare l'errore di calcolo:

E.
se Δ ≤ 0,1, il calcolo può essere considerato completo. In caso contrario, il calcolo della temperatura dell'unità di alimentazione secondaria deve essere ripetuta per un altro valore. θ K regolato a lato θ a 0.

11. Calcolare la temperatura del corpo del blocco:

N.
e questa è la prima fase del calcolo del regime termico del blocco IVEP.

Fase 2. Determinazione della temperatura media della superficie della zona riscaldata.

1. Calcolare la potenza della superficie specifica condizionale q. Z Zona di blocco riscaldata di Formula (19).

2. Dal grafico in fig. 7 Trova il surriscaldamento nella prima approssimazione θ s rispetto alla temperatura che circonda l'unità media.

3. Determinare i coefficienti di trasferimento del calore mediante radiazioni tra la ZLN α inferiore, la parte superiore α zlv e la parte α zlb superfici della zona riscaldata e del corpo:

dove ε P I - Il grado di nero iO.Superfici Zona riscaldata e alloggiamento:

ε io io io. S. Z.
I - Grado di nero e quadrato iO.Superficie la zona riscaldata.

R. iP. quindici

4. Per determinare la temperatura t. m \u003d ( t. K +. t. 0 +θ h) / 2 e determinare le dimensioni h. Troviamo il numero di grasgog-hi e prandtlapr (Formula (43) e Tabella 6).

5. Calcolare i coefficienti di scambio termico convettivo tra la zona riscaldata e il caso per ogni superficie;

per la superficie inferiore

per la superficie superiore

d. la superficie laterale

6. Determiniamo la conducibilità termica σ zk tra la zona riscaldata e il caso:

g.
de. PER Σ è un coefficiente che tiene conto del conduttivo scambio di calore:

σ - La principale azionamento termica da moduli al corpo del blocco dipende dalla forza di serraggio al corpo (figura 15); in assenza di serraggio σ \u003d 240 w / (m 2 · k); S. λ è l'area di contatto del telaio del modulo con il caso del blocco.

Tabella 7.

Proprietà termofisiche dei materiali

7. Calcola il riscaldamento della zona riscaldata θ Z0 nella seconda approssimazione:

g.
de. K. W - Determina la grafica raffigurata in FIG. undici; K. H2 - Definisci il programma (Fig. 10).

8. Determinare l'errore di calcolo

E.
se δ.< 0,1, то расчет окончен. При δ ≥ 0,1 следует повторить расчет для скорректированного значенияθ S.

9. Calcola la temperatura della zona riscaldata

E.
toccare 3. Calcolo della temperatura della superficie del componente nella composizione dello schema IVEP

Presentiamo la sequenza di calcolo richiesta per determinare la temperatura del componente del componente installato nel primo livello di disaccordo.

1. Determinare il coefficiente di conduttività termica equivalente del modulo in cui si trova il componente, ad esempio, un microcircuito per le seguenti opzioni:

in assenza di pneumatici conduttori di calore λ eq \u003d λ n, dove λ n è la conduttività termica della base della base del tabellone;

con pneumatici conduttori di calore

g. de λ W - Conduttività termica del materiale di gomma conduttore termico; V. P è il volume del circuito stampato, tenendo conto del volume dei pneumatici conduttori di calore; V. W - il volume dei pneumatici conduttori di calore sul circuito stampato; UN.- Coefficiente di superficie di riempimento del modulo del modulo con pneumatici conduttori di calore:

g.
de. S. W è un'area totale occupata da pneumatici conduttori di calore sul circuito stampato.

Nella scheda. 7 mostra i parametri termofisici di alcuni materiali.

2. Determinare il raggio equivalente dell'alloggiamento del microcircuito:

g.
de. S. o ISS - L'area di base del chip.

3. Calcola il coefficiente di propagazione del flusso di calore:

g.
de α 1 e α 2 - coefficienti di scambio termico dal primo e secondo lati del circuito stampato; Per lo scambio di calore naturale

Δ P.
- Spessore del circuito stampato del modulo.

4. Determinare il surriscaldamento desiderato della superficie dell'alloggiamento del microcircuito:

dove NELe M.- Valori condizionali introdotti per semplificare il modulo della registrazione: con la posizione unilaterale dei contenitori di microcircuit sul circuito stampato NEL\u003d 8.5π. R. 2 W / k, M.\u003d 2; Con posizione fronte-retro NEL= 0,M.= 1;PER- Coefficiente empirico: per casi di chip, il cui centro sarà dalle estremità del circuito stampato a una distanza inferiore a 3 R.,PER\u003d 1.14; Per i microcircuiti, il cui centro sarà dalle estremità del circuito stampato a una distanza di oltre 3 R.,PER= 1;PER α - Il coefficiente di trasferimento di calore dai contenitori da microcircuito è determinato dalla grafica raffigurata in FIG. sedici; PER 1 I. PER 0 - Funzioni di BESSEL modificate; N. - Numero. iO.Scafi di chip di base situati a una distanza di non più di 10 / m., I.e. r. I ≤ 10. m.; Δ t. B - Surriscaldamento dell'aria di medio-condivisione nel blocco:

Q.
IMS I - Potere dissipato iO.Pollo; S. È io - lato superficie totale iO.Pollo; Δ з i - un divario tra chip e tassa; λ з и и - il coefficiente di conducibilità termica del materiale che riempie questo divario.

5. Determinare la temperatura superficiale dell'alloggiamento del microcircuito:

P.
l'algoritmo sopra riportato per il calcolo della temperatura del microcircuito può essere utilizzato per qualsiasi altro componente discreto che fa parte dell'unità di alimentazione secondaria. In questo caso, il componente discreto può essere considerato un chip con una fonte di calore locale sulla piastra e immettere i valori corrispondenti dei parametri geometrici nell'equazione (60) - (63).

Scopo del lavoro

Conoscenza con la metodologia per gli esperimenti per determinare il grado di superficie nera del corpo.

Sviluppo di abilità sperimentali.

L'obiettivo

Determinare il grado di nero ε e il coefficiente di radiazione dalle superfici di 2 diversi materiali (rame verniciato e acciaio lucido).

Impostare la dipendenza dei cambiamenti nel grado di nero sulla temperatura della superficie.

Confronta il valore del grado di nero di rame verniciato e acciaio lucido tra loro.

Amministrazione teorica

La radiazione termica è il processo di trasferimento dell'energia termica mediante onde elettromagnetiche. La quantità di calore trasmessa dalla radiazione dipende dalle proprietà del corpo emettimento e dalla sua temperatura e non dipende dalla temperatura dei corpi circostanti.

Nel caso generale, il flusso termico che cade sul corpo è parzialmente assorbito, parzialmente riflesso e parzialmente passa attraverso il corpo (Fig. 1.1).

Fico. 1.1. Schema di distribuzione di energia radiante

(2)

dove - Flusso di calore che cade sul corpo,

- la quantità di calore assorbita dal corpo,

- la quantità di calore riflessa dal corpo,

- la quantità di calore che passa attraverso il corpo.

Dividiamo le parti giuste e sinistra sul flusso di calore:

Valori
si chiama rispettivamente: capacità di trasduzione assorbente, riflettente e del corpo.

Se un
T.
. L'intero flusso di calore che cade sul corpo viene assorbito. Un tale corpo è chiamato assolutamente nero .

Corpi che.
,
quelli. L'intero flusso termico che cade sul corpo si riflette da esso, chiamato bianca . Allo stesso tempo, se si chiama il riflesso dalla superficie soggetto alle leggi dell'ottica del corpo rispecchiato - Se la riflessione diffusa – assolutamente bianco .

Corpi che.
,
quelli. L'intero flusso termico che cade sul corpo passa attraverso di esso, chiamato diatermico o assolutamente trasparente .

Non ci sono organismi assoluti in natura, ma il concetto di tali corpi è molto utile, specialmente sul corpo assolutamente nero, poiché le leggi che lo controllano con radiazioni sono particolarmente semplici, perché nessuna radiazione si riflette dalla sua superficie.

Inoltre, il concetto di corpi assolutamente neri consente di dimostrare che non ci sono organismi di genere in natura che emettono più calore del nero.

Ad esempio, in conformità con la legge del Kirchhoff, il rapporto tra l'emissività del corpo e la sua capacità di assorbimento allo stesso modo per tutti i corpi e dipende solo dalla temperatura, per tutti i corpi, incluso assolutamente nero, a una determinata temperatura:

(3)

Dalla capacità di assorbimento dei corpi assolutamente neri
ma e eccetera. Sempre meno di 1, quindi dalla legge di Kirchhoff ne consegue che la massima abilità radiativa ha un corpo assolutamente nero. Dal momento che non ci sono corpi assolutamente neri in natura, viene introdotto il concetto di corpo grigio, il suo grado di nero ε, che è il rapporto tra la capacità radiativa dei corpi grigi e assolutamente neri:

Seguendo la legge di Kirchhoff e considerando questo
può essere registrato
a partire dal
quegli. . Il grado di nero caratterizza sia l'emissività relativa che la capacità di assorbimento del corpo . Il principale potere di radiazione che riflette la dipendenza dell'intensità delle radiazioni
chiamato a questa gamma di lunghezze d'onda (radiazione monocromatica) è la legge di una tavola.

(4)

dove - lunghezza d'onda, [m];

;

e - La prima e la seconda tavola normale.

In fig. 1.2 Questa equazione è rappresentata graficamente.

Fico. 1.2. Presentazione grafica della legge sulla plancia

Come si può vedere dal grafico, il corpo assolutamente nero irradia a qualsiasi temperatura in una vasta gamma di lunghezze d'onda. Con la temperatura crescente, l'intensità della radiazione massima si sposta verso onde più brevi. Questo fenomeno è descritto dalla legge del vino:

Dove
- La lunghezza d'onda corrispondente al massimo dell'intensità delle radiazioni.

A valori
invece del diritto di Planck, è possibile applicare la legge dei jeans relè, che indossa anche il nome "Lunga lunghezza della lunghezza d'onda":

(6)

L'intensità delle radiazioni attribuita all'intero intervallo di lunghezza d'onda da
prima
(Radiazione integrale), può essere determinata dal piano del piano integrando:

dove - il coefficiente di radiazione del corpo assolutamente nero. L'espressione è chiamata la legge STAEN-BOLTZMANN, creata da Boltzmann. Per i corpi grigi, la legge di Stefan-Boltzmanna è scritta nella forma:

(8)

- Abilità del corpo grigio maudite. Il trasferimento di calore è determinato dalla radiazione tra le due superfici sulla base della legge Stephen-Boltzmann e ha la forma:

(9)

Se un
, quindi il grado di oscurità diventa uguale al grado di superficie del nero .
. Questa circostanza si basa sul metodo per determinare la capacità radiativa e il grado di corpi neri che hanno dimensioni minori rispetto ai corpi che vengono scambiati con un'energia radiante

(10)

(11)

Come si può vedere dalla formula, determinazione del grado di abilità nera e radiativa A PARTIRE DALil corpo grigio ha bisogno di conoscere la temperatura della superficie test corpo, temperatura ambiente e flusso termico radiante dalla superficie del corpo
. Temperatura e può essere misurato da metodi noti. E il flusso termico radiante è determinato dalle seguenti considerazioni.

La propagazione del calore dalla superficie dei corpi nello spazio circostante è dovuta a radiazioni e trasferimento di calore in libera convezione. Flusso completo dalla superficie del corpo, quindi sarà uguale a:

A partire dal!
;

- Componente convettivo del flusso di calore, che può essere determinato dalla legge di Newton Richmana:

(12)

A sua volta, il coefficiente di trasferimento del calore può essere determinato dall'espressione:

(13)

la temperatura decisiva in queste espressioni è la temperatura dello strato di Borderline:

Fico. 2 Schema di installazione sperimentale

Leggenda:

IN - Switch;

P1, P2 - Regolatori di tensione;

PW1, PW2 - Contatori di potenza (WattMeter);

Ne1, ne2 - elementi riscaldanti;

IT1, IT2 - Contatori di temperatura;

T1, T2, ecc. - Termocoppie.

Studio delle radiazioni termiche. Determinazione del grado di lampade di tungsteno nero di incandescenza

3.1 Radiazione termica e le sue caratteristiche

I corpi riscaldati a temperature sufficientemente elevate sono in grado di emettere onde elettromagnetiche. I corpi di bagliore associati al riscaldamento hanno ottenuto il nome della radiazione del calore. Questa radiazione è la natura più comune. La radiazione termica può essere equilibrio, cioè. Può essere in uno stato di equilibrio termodinamico con una sostanza in un sistema chiuso (isolato). Una caratteristica spettrale quantitativa della radiazione termica è la densità spettrale della luminosità energetica (abilità radiativa):

dove-densità spettrale della luminosità dell'energia; - Energia di radiazione elettromagnetica emessa per unità di tempo da un'unità di superficie del corpo nell'area di lunghezza d'onda da a;

La caratteristica della potenza totale delle radiazioni termiche dall'unità della superficie del corpo in tutto gli intervalli di lunghezza d'onda da parte di Serve la luminosità dell'energia (luminosità di energia integrale):

3.2. Formula di Planck e leggi Le radiazioni termiche del corpo nero

· La legge di Stephen-Boltzmann

Nel 1900, l'aereo ha spinto l'ipotesi, secondo i quali oscillatori atomici emettono energia non continuamente, e porzioni-quanta. Conformemente all'ipotesi della plancia, la densità spettrale della luminosità dell'energia è determinata dalla seguente formula:

. (3)

Dalla formula della plancia, è possibile ottenere un'espressione per la luminosità energetica. Sosteniamo il valore della densità spettrale della luminosità energetica del corpo dalla formula (3) nell'espressione (2):

(4)

Per calcolare l'integrale (4), introduciamo una nuova variabile. Da qui; . Formula (4) viene convertito in mente:

Come , l'espressione (5) per la luminosità dell'energia avrà la seguente forma:

. (6)

Il rapporto (6) è la legge di Stephen-Boltzmann, dove il costante Stephen Boltzmann W / (da 2 a 4).

Da qui la definizione della legge di Stephen-Boltzmann:

La luminosità dell'energia del corpo assolutamente nero è direttamente proporzionale al quarto grado di temperatura assoluta.

Nella teoria delle radiazioni termiche, insieme al modello del corpo nero, è spesso usato dal concetto di un corpo grigio. Il corpo è chiamato grigio se il suo coefficiente di assorbimento è lo stesso per tutte le lunghezze d'onda e dipende dalla temperatura e dalla condizione della superficie. Per il corpo grigio, la legge di Stefan-Boltzmanna ha la forma:

dove si trova il coefficiente di radiazione dell'Emettitore di calore (coefficiente nero).

· Prima legge del vino (legge di dislocazione del vino)

Esaminiamo la relazione (3) sull'estremo. Per fare ciò, definiamo il primo derivato della densità spettrale lungo la lunghezza d'onda e equivale a zero a zero.

. (8)

Presentiamo una variabile. Quindi otteniamo l'equazione (8):

. (9)

L'equazione trascendentale (9) in generale è risolta dal metodo delle approssimazioni consecutive. Poiché per temperature reali, è possibile trovare una soluzione più semplice di equazione (9). Infatti, allo stesso tempo, il rapporto (9) è semplificato e prende il modulo:

che ha una soluzione a. Quindi

Una soluzione più accurata di equazione (9) mediante il metodo delle approssimazioni consecutive porta alla seguente dipendenza:

, (10)

dove Mk.

Il rapporto (10) implica la definizione della prima legge del vino (la legge dello spostamento delle alette).

La lunghezza d'onda corrispondente alla densità spettrale massima della luminosità dell'energia della temperatura di retribuzione del corpo.

Il valore era il nome della legge costante del pregiudizio dell'ala.

· Seconda legge del vino

Sosteniamo il valore dall'equazione (10) all'espressione della densità spettrale della luminosità dell'energia (3). Quindi otteniamo la massima densità spettrale:

, (11)

dove W / m 2 a 5.

Dal rapporto (11) implica la definizione della seconda legge del vino.

La densità spettrale massima della luminosità dell'energia del corpo assolutamente nero è direttamente proporzionale al quinto grado di temperatura assoluta.

Il valore era il nome del permanente della seconda legge del vino.

La figura 1 mostra la dipendenza della densità spettrale della luminosità dell'energia dalla lunghezza d'onda per un certo corpo a due diverse temperature. Con un aumento della temperatura, l'area sotto le curve della densità spettrale dovrebbe aumentare in proporzione al quarto grado di temperatura in conformità con la legge Stefan-Boltzmann, la lunghezza d'onda corrispondente alla densità spettrale massima per diminuire la temperatura all'indietro secondo il Legge dello spostamento dei vini e il valore massimo della densità spettrale aumenta direttamente la seconda legge del vino.

Immagine 1.

4. Strumenti e accessori. Descrizione dell'installazione

In questo lavoro, le lampade elettriche di vario potenza (25, 60, 75 e 100 watt) sono utilizzate come corpo radiante. Per determinare la temperatura del filo delle lampadine a incandescenza, viene rimossa una caratteristica di voltamper, in base al quale viene determinata la grandezza della resistenza statica () del filo incandescente e la sua temperatura viene calcolata. La figura 2 mostra la tipica caratteristica Voltampear della lampada ad incandescenza. Si può vedere che a bassi valori di corrente, la corrente dipende linearmente dalla tensione applicata e dai corrispondenti passaggi diretti attraverso l'origine delle coordinate. Con un ulteriore aumento della corrente, il filo di calore viene riscaldato, la resistenza della lampada aumenta e la deviazione della caratteristica del voltamper viene osservata dalla dipendenza lineare che passa attraverso l'origine. Per mantenere la corrente con una resistenza più ampia, è richiesta più tensione. La resistenza differenziale della lampada diminuisce monotonicamente, e quindi richiede quasi un valore costante e la caratteristica voltampearia nel suo complesso non è lineare. Considerando che la potenza consumata dall'alimentazione viene rimossa dalle radiazioni, è possibile determinare il coefficiente di oscurità dell'incandescenza della lampada o stimare il costante Stephen Boltzmann dalla formula:

, (12)

dov'è l'area del filamento della lampada; - grado di nero; - Stephen Boltzmann permanente.

Dalla formula (12), è possibile determinare il coefficiente di oscurità del filamento della lampada elettrica.

. (13)

Figura 2.

La figura 3 mostra lo schema di installazione elettrica per la rimozione delle caratteristiche voltampeari della lampada, determinando la resistenza del filo, la sua temperatura e lo studio delle leggi della radiazione termica. I tasti a 1 e K 2 sono progettati per collegare gli strumenti elettrici con i limiti richiesti di misurazione corrente e tensione.

La resistenza variabile è collegata al circuito AC con una tensione della rete 220V da parte di uno schema potenziometrico che fornisce una variazione di tensione liscia da 0 a 220 V.

La determinazione della temperatura del filo incandescente si basa sulla dipendenza nota della resistenza metallica dalla temperatura:

dove - la resistenza del filo incandescente a 0 0 s; - Coefficiente di temperatura della resistenza al tungsteno, 1 / grandine.

Figura 3.

Scriviamo l'espressione (14) per la temperatura ambiente.

. (15)

Condividere l'espressione (14) su (15), otteniamo:

Da qui definiamo la temperatura del filo incandescente:

. (17)

Pertanto, conoscere la resistenza statica del filo incandescente in assenza di corrente a temperatura ambiente e la resistenza del filo durante il flusso di corrente può essere determinata la temperatura del filo. Quando si esegue il lavoro, la resistenza a temperatura ambiente è misurata da un dispositivo di misurazione elettrica digitale (tester) e la resistenza al filo incandescente statica è calcolata dalla legge di OMA

6. Procedura per l'esecuzione del lavoro

1. Svitare la lampadina ad incandescenza dalla cartuccia e utilizzando un contatore elettrico digitale per determinare la resistenza del filo della lampada elettrica di prova a temperatura ambiente. Risultati della misurazione Registrazione nella Tabella 1.

2. Avvitare la lampada nella cartuccia, rimuovere la caratteristica del voltamper della lampada (la dipendenza della corrente di tensione). La forza corrente misura ogni 5 mA dopo una breve esposizione per 2-5 minuti. I risultati della misurazione sono registrati nella Tabella 1.

3. Calcolare la formula (18) e (17) resistenza e temperatura del filo in 0 C e K.

4. Calcola la formula (13) nel coefficiente di oscurità di incandescenza. I risultati calcolano la scrittura nella tabella 1.

Dati sperimentali per il calcolo del coefficiente nero

Tabella 1

5. Secondo la Tabella 1, creare una caratteristica Voltampear della lampada, la dipendenza della resistenza e il coefficiente nero di temperatura e potenza.

Legge di Planck. L'intensità delle radiazioni del corpo assolutamente nero I SL e qualsiasi corpo reale che dipendono dalla lunghezza d'onda.

Assolutamente il corpo nero con questo mangia i raggi di tutte le lunghezze d'onda IL \u003d 0 a L \u003d ¥. Se è in qualche modo per separare i raggi con diverse lunghezze d'onda, l'una dall'altra e misurare l'energia di ogni raggio, si scopre che la distribuzione dell'energia lungo lo spettro è diversa.

Mentre la lunghezza d'onda aumenta, l'energia dei raggi aumenta, ad una certa lunghezza, l'onda raggiunge il massimo, quindi diminuisce. Inoltre, per il raggio della stessa lunghezza d'onda, la sua energia aumenta con un aumento del corpo che emette i raggi (Fig. 11.1).

Il Planke ha stabilito la seguente legge di cambiare l'intensità dell'emissione del corpo assolutamente nero a seconda della lunghezza d'onda:

I sl \u003d c 1 l -5 / (e c / (l t) - 1), (11.5)

Sostituire in equazione (11.7) La legge della plancia e integrando da L \u003d da 0 a l \u003d ¥, scopriamo che la radiazione integrale (flusso termico) di un corpo assolutamente nero è direttamente proporzionale al quarto grado del suo assoluto (Stephen -Boboltzmann legge).

E S \u003d C (T / 100) 4, (11.8)

dove con s \u003d 5,67 w / (m 2 * k 4) - il coefficiente di radiazione del corpo assolutamente nero

Notando in Fig. 11.1. La quantità di energia corrispondente alla parte luminosa dello spettro (0,4-0,8 mk) non è difficile da notare che è molto piccolo per il basso rispetto all'energia di radiazione integrale. Solo al sole ~ 6000K, l'energia dei raggi luminosi è di circa il 50% dell'intera energia di radiazione nera.

Tutti i corpi reali usati nella tecnica non sono assolutamente neri e allo stesso tempo emettono meno energia del corpo assolutamente nero. Anche la radiazione dei corpi reali dipende anche dalla lunghezza d'onda. Affinché le leggi delle radiazioni del corpo nero possano essere applicate a organismi reali, viene introdotto il concetto di corpo e radiazione. Sotto la radiazione, è inteso come tale, che è simile alla radiazione del corpo nero ha uno spettro solido, ma l'intensità dei raggi per ogni lunghezza d'onda che ho con qualsiasi costituisce una quota costante dell'intensità dell'emissione del Body Black I SL, cioè C'è una relazione:

I l / i sl \u003d e \u003d const. (11.9)

Il valore di E è chiamato il grado di nero. Dipende dalle proprietà fisiche del corpo. Il grado di corpi neri sempre meno di uno.

Kirchhoff Law. Per ogni corpo, abilità radiative e di assorbimento dipendono dalla lunghezza d'onda e dalla lunghezza d'onda. Vari organismi hanno significati diversi E e A. La dipendenza tra loro è stabilita dalla legge del circhoff:

E \u003d E S * A o E / A \u003d E S \u003d E S / A S \u003d C S * (T / 100) 4. (11.11)

Il rapporto tra la capacità del tempo libero del corpo (E) alla sua regola della capacità di risparmio (A) è ugualmente per tutti i corpi che sono allo stesso e uguale alla capacità di dispersione di un corpo assolutamente nero con lo stesso.

Dalla legge di Kirchhoff, ne consegue che se il corpo ha una piccola capacità di assorbimento, possiede simultaneamente sia a bassa capacità di inclinazione (lucidata). Corpo assolutamente nero, che ha la massima capacità di assorbimento, ha la massima abilità radiativa.

La legge di Kirchhoga rimane fiera per le radiazioni monocromatiche. Il rapporto tra l'intensità della radiazione del corpo a una certa lunghezza d'onda alla sua capacità di assorbimento alla stessa lunghezza d'onda per tutti i corpi è la stessa se sono con lo stesso, e numericamente uguale all'intensità dell'emissione di corpi assolutamente neri a la stessa lunghezza d'onda e, cioè È una funzione solo lunghezza d'onda e:

E l / a l \u003d i l / a l \u003d e sl \u003d i sl \u003d f (l, t). (11.12)

Pertanto, il corpo che emette energia ad una lunghezza d'onda è in grado di assorbirlo alla stessa lunghezza d'onda. Se il corpo non assorbe energia in una parte dello spettro, allora non si irradia in questa parte dello spettro.

Dalla legge di Kirchhoff, ne consegue anche che il grado di oscurità del corpo e con lo stesso numero uguale al coefficiente di assorbimento A:

e \u003d i l / i sl \u003d e / e sl \u003d c / c sl \u003d A. (11.13)

Legge di lambert. L'energia radiante radiante sfusa si diffonde nello spazio in varie direzioni con intensità diversa. La legge stabilisce la dipendenza dell'intensità della radiazione dalla direzione è chiamata la legge del lambert.

La legge Lambert stabilisce che la quantità di energia radiante emessa dall'elemento della superficie DF 1 nella direzione dell'elemento DF 2 è proporzionale al prodotto della quantità di energia emessa in base alla normalità del DQ N, dalla dimensione del Angolo spaziale di DC e costo, composto dalla direzione delle radiazioni con il normale (Fig. 11.2):

d 2 q n \u003d dq n * dw * cosj. (11.14)

Di conseguenza, la più grande quantità di energia radiante viene emessa nella direzione perpendicolare alla superficie delle radiazioni, cioè., AT (J \u003d 0). Con aumentare J, la quantità di energia radiante diminuisce ed è zero a J \u003d 90 °. La legge del lambert è completamente giusta per corpi assolutamente neri e per corpi con radiazioni diffuse a J \u003d 0 - 60 °.

Per superfici levigate, la legge Lambert non è applicabile. Per loro, la radiazione con J sarà maggiore che nella direzione, normale alla superficie.