Основные публикации по солнечной энергии

Теплообмен между серыми поверхностями путем инфракрасного излучения

Общий случай теплообмена посредством инфракрасного излуче­ния между несколькими серыми поверхностями с различной темпера­турой рассматривается в ряде учебников (например, [10, 17]).. Основ­ные допущения, которые принимаются при решении этой задачи раз­личными методами, одинаковы и для каждой поверхности сводятся к следующим:

1. Поверхность является серой. Все ее радиационные свойства не зависят от длины волны.

2. Поверхность является диффузно отражающей или зеркально и диффузно отражающей (разд. 5.3).

3. Температура поверхности постоянна.

4. Энергия падающего излучения распределена по поверхности равномерно.

Используя эти основные допущения, Бекман [1] определил сум­марный разрешающий угловой коэффициент излучения между парами поверхностей замкнутой системы, состоящей из N поверхностей, та­ким образом, что плотность результирующего теплового потока к про­извольной поверхности і равна1

Qi =.Д Ч vЛіFijc(Tf-T*). (4.8.1)

Суммарные разрешающие угловые коэффициенты излучения (т. е. все Г - ) между і-й и /-й поверхностями определяются из матричного уравнения

-Р,. (4.8.2)

Зеркальные разрешающие угловые коэффициенты (т. е. все Ei}), при­сутствующие в этом уравнении, учитывают излучение, распространя­ющееся от поверхности і к поверхности / непосредственно, а также путем всевозможных зеркальных отражений. Методы расчета Е-- при­водятся в фундаментальных учебниках по теплообмену излучением. Если поверхности замкнутой системы не отражают зеркально, то зер­кальные разрешающие угловые коэффициенты в уравнении (4.8.2) превращаются в обычный угловой коэффициент, определяемый во всех элементарных учебниках по теплообмену.

’Степень черноты е определяется с помощью уравнения (5.1.8).

Большинство проблем теплообмена, связанных с применением солнечной энергии, включает излучение между двумя поверхностями. Решение уравнений (4.8.1) и (4.8.2) для диффузной поверхности при /V =-2 имеет следующий вид:

2 (1 - + і/л, ґ,2 + (і - є,)/в2/і2

Особый интерес представляет уравнение (4.8.3) в следующих двух частных случаях. В первом случае (излучения между двумя бесконеч­ными параллельными пластинами) площади АЛ и А2 равны между со­бой и угловой коэффициент F%2 равен единице. В этих условиях урав­нение (4.8.2) принимает вид

Q °(Г24 - г,4)

А 1 А, +1А2-1

Во втором частном случае небольшой выпуклый объект (поверх­ность 1) заключен в оболочке большого размера (поверхность 2), В этих условиях отношение площадей Ал/А2 стремится к нулю, угловой коэффициент F равен единице и уравнение (4.8.3) принимает вид

e,=W(7t-v>-

Последний результат не зависит от свойств поверхности оболочки, так как излучение, испускаемое небольшим объектом, по существу не отражается от оболочки. Другими словами, оболочка большого разме­ра поглощает все излучение от небольшого объекта, т. е. ведет себя подобно черному телу. Уравнение (4.8.5) применяется также в случае излучения плоской пластины, обращенной к небу излучающей поверх­ностью, как это имеет место при излучении покрытия коллектора в окружающую среду.