Энергия

СТЕПЕНЬ ЧЕРНОТЫ И ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

Тепло распространяется или переносится от одной точки материала к дру­гой или между телами тремя способами. Два из них — теплопроводность и конвекция — используются всеми традиционными системами отопления. Тре­тий способ — радиация — в равной степени важен для успешною применения солнечной оперши для отопления п охлаждения помещении

Тепло єсть опері ия и может принимать форму длинноволновой электро­магнитной радиации. Любая радиация распространяется по прямой с одной и той же скоростью (скоростью света, 300 000 км/с), но имеет разные длины волн. Количество энергии, переданной посредством радиации, обратно пропор­ционально ее длине волны (т. е. чем короче длина волны, тем выше энергосо­держание) Лучистая теплота представляет собой длинноволновую низкоэнер­гетическую форму радиации. При падении радиации на какое-либо тело она отражается, пропускается или поглощается этим телом. Каждый материал отражает, пропускает и поглощает падающую радиацию по-разному в зависи­мости от его абсолютной температуры, физических и химических характери­стик и длины волны падающей радиации. Например, стекло пропускает боль­шую часть падающего на него видимого света, но очень мало инфракрасного излучения.

Каждый материал может иметь численные параметры, характеризующие отражательную, пропуска! ельную и поглощательную способность этого мате­риала в определенном диапазоне температур и для определенного участка электромагнитного спектра. Сумма коэффициентов поглощения, отражения и пропускания материала равна 1, что указывает на 100%-ный учет падающей радиации. Для большинства светонепроницаемых твердых материалов про­пускаемая энергия фактически равна нулю, так что сумма коэффициентов поглощения и отражения считается равной 1.

Лучистая энергия после поглощения превращается в тепло. Это тепло мо­жет быть передано дальше, излучено обратно или излучено в виде длинно­волновой радиации из материала. Коэффициент излучения є материала яв­ляется численным показателем способности этого материала испускать длин­новолновое излучение. Коэффициент излучения представляет собой отноше­ние излучаемой мощности материала к излучаемой мощности теоретического абсолютно черного тела (т е. для абсолютно черного тела 6=1, для черной краски є=0,95; для селективного черного покрытия є=0,05) . Эти данные имеют большое значение, так как указывают на относительные рабочие ха­рактеристики разных материалов.

Например, кирпичная кладка и бетон, которые имеют коэффициенты излучения около 0,9, являются лучшими радиаторами тепла, чем латунь или алюминий, которые в лучшем случае имеют коэффициент излучения 0,22. Асфальтовое покрытие, коэффициент поглощения которою более 0,9, преобра­зует намного больше падающей солнечной радиации в тепло, чем песок (коэффициент поглощения между 0,6 и 0,75); это подтвердит любой, кому пришлось проходить босиком от автостоянки до пляжа.

Отношение между коэффициентом поглощения коротковолновой радиации и коэффициентом излучения длинноволновой радиации каким-либо материа­лом имеет особое значение для проектировщика солнечного коллектора. Ма­териалы с высокими отношениями, называемые «селективные черные краски», можно использовать для покрытия поверхностей пластин коллекторов, так что поглощаться будет максимальное количество энергии, а теряться в ре­зультате излучения или вторичного излучения будет минимальное количество.

В нижеследующих таблицах приводятся коэффициенты поглощения и излучения различных материалов За исключением особо помеченных, данные относятся к коротковолновому поглощению и длинноволновому излучению Температура материала принимается в пределах от —17,8 до 100° С. Материа­лы даны по пяти категориям, в каждой из которых содержатся материалы со сходными характеристиками

Материалы класса I: отношение коэффициента поглощения к коэффициенту излучения (а/е) менее 0,5

Материал

Коэффициент коротковолново­го поглощения

Коэффициент длинноволново­го излучения

а/е

1

2

3

4

Карбонат магния MgC03

0,025—0,04

0,79

0,03—0,05

Белая штукатурка

0,07

' 0,91

0,08

Свежевыпавший снег, мелкие

0,13

0,82

0,16

частицы

Белая краска 0,43 мм на алю-

0,20

0,91 •

0,22

МИНИН

Известковая побелка на один-

0,22

0,90

0,24

кованном железе Белая бумага

0,25—0,28

0,95

0,26—0,29

Белая эмаль на железе

0,25—0,45

0,90

0,28—0,50

Лед с неплотным снежным по-

0,31

0,96—0,97

0,32

кровом

Снег, зерна льда

0,33

0,89

0,37

Масляная краска на основе

0,45

0,90

0,50

алюминия

Белый измельченный песок

0,45

0,84

0,54

Материалы класса II: отношение коэффициента поглощения к коэффициенту излучения (a/є) в пределах между 0,5 и 0,9

Материал

Коэффициент коротковолново­го поглощения

Коэффициент

длинноволнового

излучения

а/е

Асбестовый картом

0,25

0,50

0,50

Зеленая масляная краска

0,50

0,90

0,56

Кирпич красный

0,55

0,92

0,60

Асбестоцементная плита белая

0,59

0,96

0,61

Мрамор полированный

0,5—0,6

0,90

0,61

Дерево, строганый дуб

-- ■

0,90

Неоштукатуренный бетон

0,60

0,97

0,62

Бетон

0,60

0,88

0,68

Зеленая трава после дождя

0,67

0,98

0,68

Высокая и сухая трава

0,67—0,69

0,9

0,76

Увядшие огороды и кустарник

0,70

0,9

0,78

Дубовая листва

0,71—0,78

0,91—0,95

0,78—0,82

Мерзлая почва

0,93—0,94

Почва в пустыне

0,75

0,9

0,83

Обычные огородные плантации и кустарник

0,72—0,76

0,9

0,82

Почва после сухой вспашки

0,75—0,80

0,9

0,83—0,89

Дубовый лес

0,82

0,9

0,91

Сосновый лес

0,86

0,9

0,96

Поверхность Земли в целом (суша и море, без облаков)

0,83

Материал

Коэффициент коротковолново­го поглощения

Коэффициент

длинноволнового

излучения

а/е

Серая краска

0,75

0,95

0,79

Красная масляная краска

0,74

0,90

0,82

Асбестовый шифер

0,81

0,96

0,84

Асбестовый картон

0,93—0,96

'--

Линолеум, красно-коричневый

0,84

0,92

0,91

Сухой песок

0,82

0,90

0,91

Зеленая рулонная кровля

0,88

0,91—0,97

0,93

Шифер темно-серый

0,89

0,86

<-

Старая серая резина

---------------

Твердая черная резина

---------------

0,90—0,95

'--

Асфальтовое покрытие

0,93

---

Черная окись меди на меди

0,91

0,95

0,95

Обнаженная влажная почва

0,9

0,95

0,96

Влажный песок

0,91

0,95

0,96

Вода

0,94

0,95—0,96

0,98

Черный толь

0,93

0,93

1

Черная глянцевая краска

0,90

0,90

1

Небольшое отверстие в боль­шом ящике, печи или огражден­ном пространстве

0,99

0,99

1

Теоретически абсолютно черное тело

1

1

1

Материалы класса IV: отношение коэффициента поглощения к коэффициенту излучения (а/е) более 1

Материал

Коэффициент коротковолново­го поглощения

Коэффициент

длинноволнового

излучения

а/е

Черный бархат

0,99

0,97

1,02

Люцерна темно-зеленая

0,97

0,95

1,02

Пламенная сажа

0,98

0,95

1,03

Черная краска 0,43 мм на алю­минии

0,94—0,98

0,88

1,07—1,11

Гранит

0,55

0,44

1,25

Графит

0,78

0,41

1,90

Высокое отношение, нс

коэффициент ПС

глощения менее 0,80

Тусклая латунь, медь, свинец

0,2—0,4

0,4-0,65

1,63—2

Оцинкованное листовое железо, окисленное

0,80

0,28

2,86

Оцинкованное железо, чистое и новое

0,65

0,13

5

Алюминиевая фольга

0,15

0,05

3

Магний

0,30

0,07

4,30

Хром

• 0,49

0,08

6,13

Полированный цинк

0,46

0,02

23

Осажденное серебро (оптиче­ский рефлектор), нетусклое

0,07

0,01

Материал

Коэффициент коротковолново­го поглощения

Коэффициент

длинноволнового

излучения

а/в

Г альванически покрытые металлы[17] [18]

Черный сульфид на металле

0,92

0,10

9,2

Черная окись меди иа листовом алюминии

0,08-0,93

0,09—0,21

Медь (5ХЮ~[19] см толщиной) на металле с никелевым или се­ребряным покрытием

Окись кобальта па платине

- --

Окись кобальта на полирован­ном никеле

0,93—0,94

0,24—0,40

3,9

Черная окись никеля на алюми­нии

0,85-0,93

0,06-0,1

14,5-15,5

Черный хром

Покрытия из макрочастиц

0,87

0,09

9,8

Пламенная сажа на металле

_

_

_

Черная окись железа, развер зерна 47 мкм, на алюминии

Г еометрически улучшенные поверхности[20] [21]

Оптимально волнистые серого цвета

0,89

0,77

1,2

Оптимально волнистые с селек­тивными покрытиями

0,95

0,16

5,9

Проволочная сетка из нержаве­ющей стали

0,63-0,86

0,23—0,28

2,7—3

Медь, обработанная NaClC>2 и NaOH

0,87

0,13

6,69

[1] Интенсивность солнечного излучения за пределами атмосферы Земли (стандартное значение солнечной постоянной) составляет 1353 Вт/м2 [428 БТЕ/(фут2-ч), 4871 кДж/(м2-ч)]. (Примеч. ред.)

[2] Б. Андерса**

[3] При 3-минутной выдержке а=0,79, 8=0,05 При выдержке 2 мин а= = 0,89, е=0,17. Более длительные сроки увеличивают є при незначительном увеличении а.

[4] Патент заявлен,

[5] Эти данные получены из стр. 10 в табл. 12 «Определение выходной мощности солнечного коллектора».

[6] Тепловые потери дома должны определяться в кДж на 1 град-день путем общепринятых расчетов тепловых потерь.

[7] Указанная площадь коллектора, м2, является первым приближением необходимой площади для обеспечения требуемого процента теп­ловых потерь, в данном случае 23 м2.

[8] Потребность в охлаждении для Финикса определена на основе здания, стены которо­го имеют общий коэффициент теплопередачи, примерно в десять раз отличающийся от величины для других пунктов.

[9] Только расчет.

Результаты основаны на наименее дорогостоящей конструк­ции солнечной установки; сюда было включено также и приго­товление горячей воды. В расчетах были использованы тарифы за пользование топливом и электроэнергией 1970 г., которые бы­ли исправлены с учетом КПД использования нефти 56% и КПД газа 67%. Предполагаемая стоимость солнечной энергии соста­вила 21,5 долл, на 1 м2 коллектора при 20-летней амортизации, 8% годовых и дополнительном расходе на охлаждение 1000 долл. Другие капитальные издержки составляют 375 долл, плюс около 10 долл, на 1 м2 коллектора.

На основе этих допущений солнечное отопление дешевле, чем электроотопление, почти во всех рассмотренных восьми го­родах. Кроме того, результаты исследования показывают, что вместимость аккумулятора воды па 1 м2 коллектора почти не оказывает влияния на оптимизацию затрат. Другие кривые оп­тимизации затрат были также сравнительно пологими, показы­вая, что угол даклона и размер системы не столь важны для определения общих затрат, как это лріиняго думать. Особый ин-

[10] В системе СИ за единицу количества теплоты принят 1 джоуль (Дж), в силу исторических причин количество теплоты до последнего времени изме­рялось в калориях или килокалориях (1 ккал = 4186,8 Дж). Термин «количе­ство теплоты» рекомендован стандартом «Единицы физических величин». Более удачным является термин «теплота» при примерах применения терми­нов «теплота фазового превращения», «теплота химической реакции» и др. (Примем, ред.) _ _

[11] Движемся по вертикали от этой точки и находим величину 1 078 000 кДж/м2 за сезон для данного элемента.

[12] Продолжаем двигаться по вертикали до наклонной линии, представляющей общую площадь элемента 8,36 м2.

[13] Двигаясь по горизонтали от этой точки, находим общую

Стеновые материалы — бетоны '

Цементный раствор '

[15] град единицы веса материала.

Удельная теплоемкость газов и паров также зависит от условий их содер­жания, т. е. либо при постоянном давлении, либо при постоянном объеме. Удельная теплоемкость при постоянном давлении больше, чем удельная тепло­емкость при постоянном объеме. Если при постоянном давлении происходит изменение объема в результате температурных изменений, то выполняется работа, а тепловой эквивалент работы отражается в удельной теплоемкости при постоянном давлении.

Авторское право Американского общества инженеров по отоплению, холодильной техни­ке и кондиционированию воздуха. Перепечатывается с разрешения из «Справочника по основным вопросам», 1967.

Энергия

Выбираем актуальный способ проведения энергосистемы

При наличии опыта, человеку, обустраивающему электропроводку и простого грщ самостоятельно, доступны только два пути: открытый и закрытый. Скрытый способ рассчитан на замуровывание в стены, гипсокартон, потолок пол и внутренние пустоты …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ И ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Удельная теплоемкость. Тепловая емкость или удельная теплоемкость ма­териала представляет собой количество тепла, которое добавлено или отнято у единицы веса материала, чтобы изменить его температуру на один градус. Все удельные теплоемкости …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua

За услуги или товары возможен прием платежей Онпай: Платежи ОнПай