Promienna wymiana ciepła między organami w przezroczystym nośniku (zmniejszony stopień czarnego systemu, obliczenie wymiany ciepła, sposoby zmniejszania lub zwiększenia intensywności wymiany ciepła).

Ekrany

W różnych dziedzinach technologii istnieje dość często przypadki, gdy jest wymagane, aby zmniejszyć transmisję ciepła przez promieniowanie. Na przykład, musisz chronić pracowników przed działaniem promieni ciepła w warsztatach, gdzie występują powierzchnie o wysokich temperaturach. W innych przypadkach konieczne jest ochrona drewnianych części budynków przed mocą energii w celu zapobieżenia zapłonu; Powinien być chroniony przed termometry energetyczne promieniujące, ponieważ w przeciwnym razie podają nieprawidłowe odczyty. Dlatego zawsze jest to konieczne, aby zmniejszyć transmisję ciepła przez promieniowanie, ośrodek do instalacji ekranów. Zwykle ekran jest cienkim blachy z dużą zdolnością odblaskową. Temperatury obu powierzchni ekranowych można uznać za to samo.

Rozważ działanie ekranu między dwiema płaskimi powierzchniami równoległymi, z przeniesieniem konwekcji cieplnej, aby zostać zaniedbanym. Powierzchnia ścian i ekranu uważamy to samo. Temperatura ścian T1 i T2 jest obsługiwana przez stałą, z T1\u003e T2. Zakładamy, że współczynniki radiasi ścian i ekranu są równe wzajemnie. Następnie obniżone współczynniki promieniowania między powierzchniami bez ekranu, między pierwszą powierzchnią a ekranem, ekran i drugą powierzchnię są równe wzajemnie.

Strumień ciepła przekazywany z pierwszej powierzchni do drugiego (bez ekranu), określ z równania

Strumień ciepła przekazywany z pierwszej powierzchni do ekranu, znajdziemy formułę

i z ekranu do drugiej powierzchni przez równanie

Ze stałym stanem termicznym Q 1 \u003d Q 2, więc

z

Zastępując wynikową temperaturę ekranu do dowolnego z równań, otrzymujemy

Porównując pierwsze i ostatnie równania, stwierdzamy, że instalacja jednego ekranu w warunkach podjętych zmniejsza przeniesienie ciepła przez emisję o połowę:

(29-19)

Można go udowodnić, że instalacja dwóch ekranów zmniejsza przeniesienie ciepła trzykrotnie, instalacja trzech ekranów zmniejsza przenikanie ciepła w czterech itp. Znaczący wpływ redukcji wymiany ciepła przez promieniowanie uzyskuje się przy stosowaniu polerowanego metalowego ekranu, a następnie

(29-20)

gdzie z "PR - zmniejszony współczynnik promieniowania między powierzchnią a ekranem;

Z PR - zmniejszony współczynnik promieniowania między powierzchniami.

Promieniowanie gazu.

Promieniowanie ciał gazowych jest ostro różni się od emisji stałej. Gazy Singoatomiczne i dwutlenku mają niezwykłą zdolność promieniowania i absorbowały. Gazy te są uważane za przejrzyste dla promieni termalnych. Trehatomic Gases (CO 2 i H2O itd.) I poliatomiczny mają już znaczący emiter, a zatem zdolność absorbująca. W wysokich temperaturach promieniowanie gazów trihatycznych utworzonych podczas spalania paliwa ma ogromne znaczenie dla funkcjonowania urządzeń wymienników ciepła. Widma promieniowania gazów trochetomicznych, w przeciwieństwie do promieniowania szarych ciał, mają ostro wymawiane (selektywne) znak. Gazy te są wchłaniane i promieniowane z energią promieniowaną tylko w niektórych odstępach długości fali znajdujących się w różnych częściach widma (rys. 29-6). W przypadku promieni z innymi długościami fal, gazy te są przezroczyste. Kiedy wiązka spotyka się

w drodze warstwa gazu zdolnego do wchłaniania wiązki o danej długości fali, wówczas ta wiązka jest częściowo wchłonięta, częściowo przechodzi przez grubość gazu i pozostawia po drugiej stronie warstwy z intensywnością mniejszą niż podczas wejścia. Warstwa bardzo dużej grubości może praktycznie wchłaniać całą belkę. Ponadto zdolność absorpcyjna gazu zależy od jej częściowego ciśnienia lub liczby cząsteczek i temperatury. Promieniowanie i wchłanianie energii promieniującej w gazach występuje w całym objętości.

Współczynnik absorpcji gazu można określić przez następującą zależność:

lub wspólne równanie

Grubość warstwy gazowej jest zależy od kształtu ciała i jest zdefiniowana jako średnia długość wiązki wzdłuż tabeli empirycznej.

Ciśnienie produktów spalinowych jest zwykle pobierany równy 1 bar, więc częściowe ciśnienie gazów trithatum w mieszaninie określa równania P CO2, \u003d R CO2 i pH 2 O \u003d RH2O, gdzie R jest frakcją objętościową gazu.

Średnia temperatura ściany jest obliczana przez równanie

(29-21).

gdzie T "St - Temperatura ściany kanału przy wejściu do gazu; T" "C T - Temperatura ściany kanału przy wylocie gazowym.

Średnia temperatura gazu zależy od wzoru

(29-22)

gdzie t "g jest temperaturą gazu przy wejściu do kanału;

T "" P - Temperatura gazu na wyjściu z kanału;

znak plus jest przyjmowany w przypadku chłodzenia, a "minus" - w przypadku gazu grzewczego w kanale.

Obliczanie wymiany ciepła przez promieniowanie między gazem a ścianami kanałowymi jest bardzo złożone i jest wykonywane przy użyciu wielu wykresów i tabel. Prosta i niezawodna metoda obliczeń jest zaprojektowana przez stos, który oferuje następujące równania określające promieniowanie gazów w środę z temperaturą ° K:

(29-23)

(29-24) Gdzie R - częściowe ciśnienie gazu, bar; S jest średniej grubości warstwy gazowej, m, t - średnia temperatura gazów i ścian, ° K. Analiza danych równań pokazuje, że promienna zdolność gazów nie jest posłuszenia prawa Stephena - Boltzmanna. Promieniowanie pary wodnej jest proporcjonalne do T3, a promieniowanie dwutlenku węgla - G 3 "5.

dla trybu laminarnego

T.
absorbilla 6.

T (46) Parametry Eppleofizyczne suchego powietrza

pod ciśnieniem 101,3 · 10³

dla turbulentnego reżimu

gdzie λ m. - Przewodność cieplna gazu można wybrać z tabeli. 6; N. jA. - współczynnik, biorąc pod uwagę orientację powierzchni obudowy:

8. Określ przewodność cieplna σ k między powierzchnią obudowy a

o krążowanie medium:

gdzie S. n, S. w, S. B - powierzchnia dolnych, górnych i bocznych powierzchni ciała, odpowiednio;

S. N \u003d S. W \u003d. L. jeden · L. 2 ;S. B \u003d 2. L. 3 (L. 1 +L. 2).

Dla bardziej wydajnego usuwania ciepła, bloki IVE z płetwami są często używane. Jeśli projektant jest ustawiony na ogrzewanie obliczenia ciepła dla tego typu zespołu zasilającego wtórny, to konieczne jest dalsze określenie efektywnego współczynnika wymiany ciepła α EF I Finned jA.Powierzchnia, która zależy od konstrukcji żeber i przegrzania sprawy w stosunku do środowiska. Α EF I jest zdefiniowany w taki sam sposób, jak przy obliczaniu grzejników (patrz obliczenie grzejników, pkt 5.5).

Po określeniu efektywnego współczynnika wymiany ciepła α EF i przeniesienia do obliczenia przewodności cieplnej całej obudowy σ K, który składa się z ilości nie-płetwy σ do 0 i płetwy σ do powierzchni p:

sOL.
de. σ K 0 jest obliczana według wzoru (47), ale z wyłączeniem powierzchni żebrowej;

sOL.
de. S. PI jest podstawą powierzchni żebrowej; N. Jestem współczynnikiem, który uwzględnia orientację tej powierzchni.

9. Oblicz przegrzanie bloku IVEP w drugim przybliżeniu θ K0:

sOL.
de. DO KP - współczynnik w zależności od korpusu blokowego perforacji DO P; DO H1 jest współczynnikiem ciśnienia środowiska atmosferycznego.

Harmonogram, dla którego można określić współczynnik DO H1, przedstawiony na rys. 9 i współczynnik DO KP na rys. czternaście.

Współczynnik perforacji określa się o (11) - (13) i zgodnie z harmonogramem pokazanym na FIG. osiem.

10. Określ błąd obliczeń:

MI.
jeśli δ ≤ 0,1, a następnie obliczenie można uznać za kompletne. W przeciwnym razie należy powtórzyć obliczenie temperatury wtórnego zasilacza. θ K dostosowany do boku θ do 0.

11. Oblicz temperaturę korpusu bloku:

N.
i jest to pierwszy etap obliczania reżimu termicznego bloku IVEP.

Etap 2. Oznaczanie temperatury środkowej powierzchni ogrzewanej strefy.

1. Oblicz warunkową moc powierzchniową p. Z Ogrzewana strefa blokowa według wzoru (19).

2. Od wykresu na rys. 7 Znajdź przegrzanie w pierwszym przybliżeniu θ s W stosunku do temperatury otaczającej jednostkę medium.

3. Określ współczynniki przenikania ciepła przez promieniowanie między niższą α ZLN, górnym α ZLV i bocznymi powierzchniami α ZLB z ogrzewanej strefy i organizmu:

gdzie ε P i - stopień czerni jA.Powierzchnie Ogrzewana strefa i obudowa:

ε s i I. S. Z.
I - stopień czarny i placu jA.Powierzchnia ogrzewanej strefy.

R. iP. piętnaście

4. Do określania temperatury t. M \u003d ( t. K +. t. 0 +θ h) / 2 i określanie rozmiaru h. Znajdujemy liczbę Grasgog Hi i Prandtlapr (Formula (43) i Tabela 6).

5. Oblicz konwekcyjne współczynniki wymiany ciepła między ogrzewaną strefą a obudową dla każdej powierzchni;

dla dolnej powierzchni

dla górnej powierzchni

rE. powierzchnia boczna La

6. Określamy przewodność cieplną σ zk między ogrzewaną strefą a obudową:

sOL.
de. DO σ jest współczynnikiem uwzględniającym przewodzącą wymianę ciepła:

σ - specyficzne prowadzenie termiczne z modułów do korpusu bloku zależy od siły mocowania do korpusu (rys. 15); W przypadku braku mocowania σ \u003d 240 W / (M2 · K); S. λ jest obszarem kontaktu ramki modułu z obudową bloku.

Tabela 7.

Właściwości termofizyczne materiałów

7. Oblicz ogrzewanie ogrzewanej strefy θ Z0 w drugim przybliżeniu:

sOL.
de. K. W - Określ grafikę przedstawioną na rys. jedenaście; K. H2 - Zdefiniuj na harmonogram (rys. 10).

8. Określ błąd obliczeń

MI.
jeśli δ.< 0,1, то расчет окончен. При δ ≥ 0,1 следует повторить расчет для скорректированного значенияθ s.

9. Oblicz temperaturę ogrzanej strefy

MI.
dotknij 3. Obliczanie temperatury powierzchni składnika w składzie schematu IVEP

Przedstawiamy sekwencję obliczeniową wymaganą do określenia temperatury składnika zainstalowanego składnika w pierwszym poziomie nieporozumienia.

1. Określ równoważny współczynnik przewodności cieplnej modułu, w którym składnik znajduje się na przykład, mikrokiruk w następujących opcjach:

w przypadku braku opon ciepła λ Eq \u003d λ N, gdzie λ N jest przewodnością termiczną podstawy podstawy płyty;

z oponami przewodzącymi ciepłem

sOL. dE λ W - przewodność cieplna materiału z materiałem termicznym; V. P jest objętością płytki drukowanej, biorąc pod uwagę objętość opon ciepła; V. W - objętość opon ciepła na płytce drukowanej; ZA.- współczynnik powierzchni wypełnienia modułu modułu z oponami przewodzącymi ciepłem:

sOL.
de. S. W jest całkowitą powierzchnią zajmowaną przez opony przewodzące ciepło na płytce drukowanej.

W zakładce. 7 przedstawia parametry termofizyczne niektórych materiałów.

2. Określ równoważny promień obudowy mikrokriguitów:

sOL.
de. S. o ISS - obszar podstawowy chipa.

3. Oblicz współczynnik propagacji strumienia ciepła:

sOL.
de α 1 i α 2 - współczynniki wymiany ciepła z pierwszych i drugiej boków płytki drukowanej; Do naturalnej wymiany ciepła

Δ P.
- Grubość płytki obwodu modułu.

4. Określ pożądane przegrzanie powierzchni obudowy mikroukoligu:

gdzie Wi M.- Wartości warunkowe wprowadzone w celu uproszczenia formy nagrywania: za pomocą jednostronnej lokalizacji obudów mikroukolicowych na płytce drukowanej W\u003d 8,5π. R. 2 W / k, M.\u003d 2; z dwustronnym położeniem W= 0,M.= 1;DO- Współczynnik empiryczny: W przypadku przypadków chipów, którego środek będzie od końca płytki drukowanej w odległości mniejszej niż 3 R.,DO\u003d 1,14; Dla mikrokiriuchów, którego środek będzie od końca płytki drukowanej w odległości większej niż 3 R.,DO= 1;DO α - Współczynnik przenikania ciepła z obudów mikrokruguń jest określony przez grafikę przedstawioną na rys. szesnaście; DO 1 I. DO 0 - Modyfikowane funkcje Bessel; N. - Numer jA.Podstawowe kadłuby układu zlokalizowane w odległości nie więcej niż 10 / m., tj r. I ≤ 10. m.; Δ t. B - Przegrzanie powietrza do udostępniania średnich w bloku:

P.
IMS I - Moc rozpraszana jA.Kurczak; S. Czy jestem - całkowita strona powierzchni jA.Kurczak; Δ З I - Gap między układem chipem a opłatą; λ з и и - współczynnik przewodności cieplnej materiału wypełniającego tę szczelinę.

5. Określ temperaturę powierzchni obudowy mikrokruguitowej:

P.
powyższy algorytm do obliczania temperatury mikroukustywania można stosować do dowolnego innego elementu dyskretnego, który jest częścią wtórnego zasilania. W tym przypadku dyskretny składnik można uznać za układ z lokalnym źródłem ciepła na płycie i wprowadź odpowiednie wartości parametrów geometrycznych w równaniu (60) - (63).

Cel pracy

Znajomość metodologii eksperymentów w celu określenia stopnia czarnej powierzchni ciała.

Rozwój umiejętności eksperymentalnych.

Zadanie

Określ stopień czerni ε i współczynnik promieniowania z powierzchni 2 różnych materiałów (malowanych miedzi i stali polerowanej).

Ustaw zależność zmian w stopniu czerni na temperaturze powierzchniowej.

Porównaj wartość stopnia czerni malowanej miedzi i polerowanej stali między sobą.

Administracja teoretyczna

Promieniowanie termiczne jest procesem przenoszenia energii cieplnej za pomocą fal elektromagnetycznych. Ilość ciepła przenoszonego przez promieniowanie zależy od właściwości ciała emitującego i jego temperatury i nie zależy od temperatury otaczających ciał.

W ogólnym przypadku strumień termiczny spadający na korpus jest częściowo wchłaniany, częściowo odbijany i częściowo przechodzi przez organizm (rys. 1.1).

Figa. 1.1. Promienny schemat dystrybucji energii

(2)

gdzie - przepływ ciepła spadający na ciało,

- ilość ciepła wchłoniętego przez organizm,

- ilość ciepła odzwierciedlonego przez organizm,

- ilość ciepła przechodzącego przez organizm.

Podzielmy odpowiednie i lewe części na przepływie ciepła:

Wartości
nazywa się odpowiednio: absorbującą, odblaskową i transdukcją ciała.

Jeśli
T.
. Cały strumień ciepła spadający na ciele jest wchłaniany. Takie ciało jest nazywane absolutnie czarny .

Ciała
,
te. Cały przepływ termiczny spadający na ciele znajduje się od niego, zwany biały . W tym samym czasie, jeśli odbicie z powierzchni podlega prawom optyki ciała, nazywa się lustrzany - Jeśli rozproszona refleksja – absolutnie biały .

Ciała
,
te. Cały strumień termiczny spadający na ciało przechodzi przez niego diotermic lub absolutnie przejrzysty .

Nie ma w naturze bezwzględnych ciał, ale koncepcja takich organów jest bardzo przydatna, zwłaszcza o absolutnie czarnym ciele, ponieważ prawa, które kontrolują go przez promieniowanie, są szczególnie proste, ponieważ żadne promieniowanie nie jest odzwierciedlone od jego powierzchni.

Ponadto koncepcja absolutnie czarnych ciał umożliwia udowodnienie, że nie ma takich organów w naturze, które emitują więcej ciepła niż czarne.

Na przykład, zgodnie z prawem Kirchhoff, stosunek emisyjności ciała i jego zdolność absorpcyjna równie dla wszystkich ciał i zależy tylko od temperatury, dla wszystkich organów, w tym absolutnie czarny, w danej temperaturze:

(3)

Ponieważ zdolność absorpcyjna absolutnie czarnych ciał
ale i itp. Zawsze mniej niż 1, a następnie z prawa Kirchhoff wynika, że \u200b\u200bmaksymalna zdolność promieniowania ma absolutnie czarne ciało. Ponieważ w naturze nie ma absolutnie czarnych ciał, koncepcja szarego korpusu jest wprowadzona, jego stopień czerni ε, który jest stosunkiem radiatycznej zdolności szarych i absolutnie czarnych ciał:

Po prawu Kirchhoff i rozważa to
może być nagrany
z
te . Stopień czerni charakteryzuje zarówno względną emisyjność, jak i zdolność absorpcji ciała . Główną moc promieniowania odzwierciedlającą zależność intensywności promieniowania
wezwany do tego zakresu długości fal (promieniowanie monochromatyczne) jest prawem deski.

(4)

gdzie - długość fali, [m];

;

i - Pierwsza i druga regularna deska.

Na rys. 1.2 Ten równanie jest reprezentowany graficznie.

Figa. 1.2. Graficzna prezentacja prawa deski

Jak widać na wykresie, absolutnie czarny korpus promieniuje w dowolnej temperaturze w szerokiej gamie długości fal. Wraz ze wzrostem temperatury maksymalna intensywność promieniowania przesuwa się w kierunku krótszych fal. Zjawisko to jest opisane przez prawo wina:

Gdzie
- Długość fali odpowiadająca maksymalnie intensywności promieniowania.

W wartościach
zamiast prawa Plancka, możliwe jest zastosowanie prawa relay-dżinsów, które nosi również nazwę "Długie prawo fali":

(6)

Intensywność promieniowania przypisywana całemu przedziale długości fali
przed
(Promieniowanie integralne) można określić na podstawie planu planu, integrując:

gdzie - współczynnik promieniowania absolutnie czarnego ciała. Wyrażenie nazywane jest Prawem Staen-Boltzmann, który został ustanowiony przez Boltzmanna. Dla szarych organów prawo Stefana-Boltzmanny jest napisane w formie:

(8)

- Maudible szarej zdolności do ciała. Przeniesienie ciepła zależy od promieniowania między dwoma powierzchniami na podstawie prawa Stephen-Boltzmann i ma formularz:

(9)

Jeśli
, wtedy stopień czerni staje się równy stopniu czerni powierzchni .
. Okoliczność ta opiera się na metodzie określania zdolności promieniowania i stopnia czarnych korpusów, które mają mniejsze rozmiary w porównaniu z organami, które wymieniane są promienną energią

(10)

(11)

Jak widać z formuły, określenie stopnia zdolności czarnej i promieniowej Zszare ciało musi znać temperaturę powierzchni ciało testowe, temperatura Środowisko i promienny strumień termiczny z powierzchni ciała
. Temperatura i można zmierzyć znanymi metodami. A promienny strumień termiczny jest określany z następujących rozważań.

Rozmnażanie ciepła z powierzchni ciała do otaczającej przestrzeni wynika z promieniowania i transferu ciepła na wolnej konwekcji. Pełny przepływ z powierzchni ciała będzie tak równy:

Z!
;

- konwekcyjny składnik strumienia ciepła, który może być określony przez prawo Newtona Richmana:

(12)

Z kolei współczynnik wymiany ciepła można określić z wyrażenia:

(13)

decydującą temperaturą w tych wyrażeniach jest temperatura warstwy granicznej:

Figa. 2 Schemat instalacji eksperymentalnej

Legenda:

W przełączeniu;

P1, P2 - regulatory napięcia;

PW1, PW2 - mierniki mocy (Wattmeters);

NE1, NE2 - Elementy grzejne;

IT1, IT2 - Mierniki temperatury;

T1, T2 itd. - termopary.

Badanie promieniowania termicznego. Określanie stopnia czarnych lamp wolframowych żarówek

3.1 Promieniowanie termiczne i jego cechy

Ciała ogrzewane do wystarczająco wysokich temperatur jest w stanie emitować fale elektromagnetyczne. Załąty żarowe związane z ogrzewaniem otrzymują nazwę promieniowania cieplnego. To promieniowanie jest najbardziej powszechne. Promieniowanie termiczne może być równowagą, tj. Może być w stanie równowagi termodynamicznej z substancją w zamkniętym (izolowanym) systemie. Ilość charakterystyczna widmowa promieniowania termicznego jest gęstość widmowa jasności energetyczna (zdolność promieniowania):

gdzie gęstość widmowej jasności energetycznej; - energia promieniowania elektromagnetycznego emitowanego na jednostkę czasu z jednostki powierzchni ciała w zakresie długości fali od do;

Charakterystyka całkowitej mocy promieniowania termicznego z jednostki powierzchni ciała w odstępach czasu długości fali z w celu służy jasności energetycznej (całkowitą jasność energetyczną):

3.2. Formuła Plancka i prawa Promieniowanie termiczne czarnego ciała

· Prawo Stephen-Boltzmann

W 1900 r. Płaszczyzna pchała hipotezę, zgodnie z którą oscylatory atomowe emitują energię nieustannie, a częściowo-kwantowe. Zgodnie z hipotezą deski gęstość widmowej jasności energetycznej zależy od następującego wzoru:

. (3)

Z formuły deski można uzyskać wyrażenie dla jasności energetycznej. Zastępujemy wartość gęstości widmowej jasności energetycznej korpusu z wzoru (3) w wyrażeniu (2):

(4)

Aby obliczyć integralną (4), wprowadzamy nową zmienną. Stąd; . Formuła (4) jest konwertowana na myśl:

Tak jak , Wyrażenie (5) dla jasności energetycznej będzie miała następującą formę:

. (6)

Stosunek (6) jest prawem Stephen-Boltzmann, gdzie stała Stephen Boltzmann W / (m 2 do 4).

Stąd definicję prawa Stephen-Boltzmann:

Ślistość energetyczna absolutnie czarnego ciała jest bezpośrednio proporcjonalna do czwartego stopnia absolutnej temperatury.

W teorii promieniowania termicznego wraz z modelem czarnego ciała jest często używany przez koncepcję szarego ciała. Ciało nazywa się szary, jeśli jego współczynnik absorpcji jest taki sam dla wszystkich długości fal i zależy od temperatury i stanu powierzchni. Dla szarego ciała prawo Stefana-Boltzmanny ma formularz:

gdzie jest współczynnik promieniowania emitera ciepła (współczynnik czarny).

· Pierwsze prawo wina (prawo do przemieszczenia wina)

Bada relację (3) na ekstremum. Aby to zrobić, definiujemy pierwszą pochodną gęstości widmowej wzdłuż długości fali i zrównać go do zera.

. (8)

Wprowadzamy zmienną. Potem otrzymujemy z równania (8):

. (9)

Równanie transcendentalne (9) Ogólnie rozwiązywane jest metodą kolejnych przybliżeń. Od czasu rzeczywistego temperatury można znaleźć prostsze rozwiązanie równania (9). W tym samym czasie, w tym samym czasie stosunek (9) jest uproszczony i przyjmuje formularz:

który ma rozwiązanie. W związku z tym

Równoczesne rozwiązanie równania (9) metodą kolejnych przybliżeń prowadzi do następującej zależności:

, (10)

gdzie MK.

Stosunek (10) oznacza definicję pierwszego prawa wina (prawo przemieszczenia skrzydła).

Długość fali odpowiadająca maksymalnej gęstości widmowej jasności energetycznej temperatury odwrócenia ciała.

Wartość była nazwa stałego prawa stronniczości skrzydła.

· Drugie prawo wina

Zastępujemy wartość z równania (10) do ekspresji gęstości widmowej jasności energetycznej (3). Następnie otrzymujemy maksymalną gęstość widmową:

, (11)

gdzie W / m 2 do 5.

Z stosunku (11) oznacza definicję drugiego prawa wina.

Maksymalna gęstość widmowa jasności energetycznej absolutnie czarnego ciała jest bezpośrednio proporcjonalna do piątego stopnia temperatury bezwzględnej.

Wartość była nazwa trwałego drugiego prawa wina.

Figura 1 przedstawia zależność gęstości widmowej jasności energetycznej z długości fali dla niektórych korpusu w dwóch różnych temperaturach. Wraz ze wzrostem temperatury obszar pod krzywą gęstości widmowej powinien zwiększyć proporcję do czwartego stopnia temperatury zgodnie z prawem Stefan-Boltzmann, długość fali odpowiadająca maksymalnej gęstości widmowej w celu zmniejszenia temperatury wstecznej zgodnie z Prawo przemieszczenia wina i maksymalna wartość gęstości widmowej zwiększa się bezpośrednio drugą prawdę wina.

Obrazek 1

4. Instrumenty i akcesoria. Opis instalacji.

W tej pracy lampy elektryczne o różnych mocy (25, 60, 75 i 100 watów) stosuje się jako korpus promieniujący. Aby określić temperaturę gwintu żarówek, charakterystyka woltamperów usunięta, zgodnie z którą określa się wielkość odporności statycznej () gwintu żarówki, a jego temperatura jest obliczana. Figura 2 przedstawia typową charakterystykę woltampear do żarowej lampy. Można go zobaczyć, że przy niskich wartościach prądu, prąd liniowo zależy od zastosowanego napięcia i odpowiednich bezpośrednich przechodzi przez pochodzenie współrzędnych. Z dalszym wzrostem prądu, gwint ciepła jest ogrzewany, opór lampy wzrasta, a odchylenie charakterystyki woltampy obserwuje się z liniowej zależności przechodzącej przez pochodzenie. Aby utrzymać prąd z większą opornością, wymagana jest więcej napięcia. Rezystancja różnicowa lampy monotonicznie zmniejsza się, a następnie trwa prawie stałą wartość i charakterystykę woltampear jako całość jest nieliniowa. Biorąc pod uwagę, że moc spożywana jest usuwana przez promieniowanie, możliwe jest określenie współczynnika czerni żarówki lub oszacowania stałej Stephen Boltzmann za pomocą wzoru:

, (12)

gdzie jest obszar żarnika lampy; - stopień czerni; - Stały Stephen Boltzmann.

Z formuły (12) można określić współczynnik czerni żarnika lampy elektrycznej.

. (13)

Rysunek 2.

Figura 3 przedstawia schemat instalacji elektrycznej do usuwania właściwości woltampear lampy, określając odporność gwintu, jego temperaturę i badanie ustawodawstw promieniowania termicznego. Klucze do 1 i K2 są przeznaczone do podłączenia instrumentów elektrycznych z wymaganymi ograniczeniami pomiaru prądu i napięcia.

Odporność zmienna jest podłączona do obwodu AC za pomocą napięcia sieci 220V przez schemat potencjometryczny, który zapewnia płynne zmiany napięcia od 0 do 220 V.

Oznaczanie żarowej temperatury gwintu opiera się na znanej zależności odporności metali z temperatury:

gdzie - odporność gwintu żarowego w 0 ° C; - współczynnik temperatury oporności wolframu, 1 / grad.

Rysunek 3.

Piszemy wyrażenie (14) do temperatury pokojowej.

. (15)

Udostępnianie wyrażenia (14) na (15), otrzymujemy:

Stąd definiujemy temperaturę wątku żarówki:

. (17)

W ten sposób poznanie odporności statycznej gwintu żarowego przy braku prądu w temperaturze pokojowej i odporność na gwint podczas przepływu prądowego można określić temperaturę gwintu. Podczas wykonywania pracy opór w temperaturze pokojowej mierzy się cyfrowym urządzeniem pomiarowym elektrycznym (tester), a statyczna żarowa rezystancja nitki jest obliczana przez prawo OMA

6. Procedura wykonywania pracy

1. Odkręć żarówkę z wkładu i przy użyciu cyfrowego miernika elektrycznego, aby określić odporność gwintu badanej lampy elektrycznej w temperaturze pokojowej. Rekord wyników pomiarów w tabeli 1.

2. Przykręć lampę do wkładu, zdejmij charakterystykę lampy Voltamper (zależność prądu napięcia). Obecna siła pomiaru co 5 mA po krótkiej ekspozycji przez 2-5 minut. Wyniki pomiarów są rejestrowane w tabeli 1.

3. Oblicz wzór (18) i (17) odporność i temperaturę wątku w 0 C i K.

4. Oblicz wzór (13) w współczynniku czerni żarówki. Wyniki obliczają zapis w tabeli 1.

Dane eksperymentalne do obliczania czarnego współczynnika

Tabela 1

5. Zgodnie z tabelą 1, zbuduj lampę Voltampear charakterystykę, zależność odporność i czarny współczynnik temperatury i mocy.

Prawo Plancka. Intensywność promieniowania absolutnie czarnego ciała, a każdy prawdziwy korpus, zależy od długości fali.

Absolutnie czarne ciało z tym zjada promienie wszystkich długości fal IL \u003d 0 do L \u003d ¥. Jeśli jest w jakiś sposób, aby oddzielić promienie z różnymi długościami fal i zmierzyć energię każdej belki, okazuje się, że dystrybucja energii wzdłuż widma jest inna.

Wraz ze wzrostem długości fali energia promieni wzrasta, na pewnej długości fala osiąga maksimum, a następnie zmniejsza się. Ponadto, do wiązki tej samej długości fali, jego energia wzrasta wraz ze wzrostem korpusu emitującego promienie (Rys. 11.1).

Planke ustanowił następujące prawo zmiany intensywności emisji absolutnie czarnego ciała w zależności od i długości fali:

I Sl \u003d C 1 L -5 / (E C / (L T) - 1), (11,5)

Zastępowanie do równania (11,7) Prawo deski i integracja z L \u003d 0 do L \u003d ¥, stwierdzamy, że integralne promieniowanie (przepływ termiczny) absolutnie czarnego ciała jest bezpośrednio proporcjonalne do czwartego stopnia absolutnego (Stephen -Boltzmann Law).

E S \u003d C (T / 100) 4, (11,8)

gdzie z S \u003d 5,67 W / (M2 * K 4) - współczynnik promieniowania absolutnie czarnego ciała

Notając się na FIG. 11.1. Ilość energii odpowiadającej świetlowanej części widma (0,4-0,8 MK) nie jest trudne do zauważenia, że \u200b\u200bjest bardzo mały dla niskich w porównaniu z energią integralnego promieniowania. Tylko na słońcu ~ 6000K energia promieni świetlnych wynosi około 50% całej energii promieniowania czarnego.

Wszystkie prawdziwe ciała stosowane w technice nie są absolutnie czarne, a jednocześnie emitują mniej energii niż absolutnie czarne ciało. Promieniowanie prawdziwych ciał zależy również od długości fali. W celu ustawy o promieniowaniu czarnego ciała można stosować do organów rzeczywistych, wprowadza się koncepcja ciała i promieniowania. W ramach promieniowania rozumiany jest jako taki, który jest podobny do promieniowania czarnego ciała ma solidne widmo, ale intensywność promieni dla każdej długości fali, z którymkolwiek stanowi stały udział intensywności emitującego czarne ciało SL, tj Istnieje relacja:

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

Wartość E jest nazywana stopniem czerni. To zależy od właściwości fizycznych organizmu. Stopień czarnych ciał zawsze mniej niż jeden.

Prawo Kirchhoff. Dla każdego ciała, zdolności promieniujące i absorpcyjne zależą od i długości fali. Różne ciała mają różne znaczenia E i A. uzależnienie między nimi ustanowione przez prawo Circhoff:

E \u003d e s * a lub e / a \u003d e s \u003d e s / a s \u003d c s * (t / 100) 4. (11.11)

Stosunek zdolności wypoczynkowej organizmu (E) do jego zasady zdolności oszczędzania (a) jest jednakowo dla wszystkich organów, które są takie same i równe zdolności rozpraszania absolutnie czarnego ciała z tym samym.

Z prawa Kirchhoff wynika z tego, że jeśli organizm ma małą zdolność absorpcyjną, jednocześnie posiada zarówno niską zdolność oparcia (polerowana). Absolutnie czarne ciało, które ma maksymalną zdolność absorpcyjną, ma największą zdolność promieniowania.

Prawo Kirchhoga pozostaje uczciwe dla promieniowania monochromatycznego. Stosunek intensywności promieniowania korpusu przy określonej długości fali do jego zdolności absorpcyjnej przy tej samej długości fali dla wszystkich organów jest taki sam, jeśli są z tymi samymi i liczbowo równymi intensywności emisji absolutnie czarnych organów ta sama długość fali i tj Jest to tylko długość fali i:

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

Dlatego ciało, które emituje energię na pewnej długości fali, jest w stanie wchłonąć go na tej samej długości fali. Jeśli ciało nie pochłoną energii do części widma, nie promieniuje w tej części widma.

Z prawa Kirchhoffa wynika również z tego, że stopień czerni ciała E z taką samą liczbą równą współczynnikom absorpcji A:

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

Prawo Lamberta. Bulk promieniował promieniowanie energii rozprzestrzeniają się w przestrzeni w różnych kierunkach z różną intensywnością. Prawo ustanawia zależność intensywności promieniowania z kierunku nazywana jest prawem Lamberta.

Lambert Prawa ustanawia, że \u200b\u200bilość energii promieniującej emitowanej przez element powierzchni DF 1 w kierunku elementu DF 2 jest proporcjonalna do produktu ilości energii emitowanej zgodnie z normą DQ N, według rozmiaru Kąt przestrzenny DC i kosztów, złożony z kierunku promieniowania z normalną (rys. 11.2):

d 2 q n \u003d DQ N * DW * COSJ. (11.14)

W związku z tym największa ilość energii promiennej jest emitowana w kierunku prostopadłym do powierzchni promieniowania, tj. W (J \u003d 0). Wraz ze wzrostem j, ilość energii promieniującej zmniejsza się i jest zero przy j \u003d 90 °. Prawo Lamberta jest w pełni sprawiedliwe dla absolutnie czarnych ciał i ciała z rozproszonym promieniowaniem w J \u003d 0 - 60 °.

Do polerowanych powierzchni Lamberta Prawo nie ma zastosowania. Dla nich promieniowanie z J będzie większy niż w kierunku, normalnie do powierzchni.