ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ИЗЛУЧЕНИЕМ

Процесс взаимной теплопередачи тел излучением (радиацией) играет очень большую роль в приборах отопления и вентиляции. Излучение нагретых приборов весьма сильно увеличивает их теплопотерн сверх конвекции-кондукции. Так, в коэфициенте для теплопередачи от помещения на внутреннюю поверхность наружных стен зимой излу­чение составляет около 50°/о всей величины. То же надо сказать о радиаторах, о горячих трубопроводах, проложенных в помещениях с невысокими температурами. Наконец в новейших системах так назы­ваемого радиационного отопления излучение играет почти исключи­тельную роль, поскольку здесь намеренно устранена конвекция (на­пример при потолочных панелях). Рассмотрим в этой главе более близко процессы тепловой радиации.

Мировое пространство представляет собой, как известно, среду, непрерывно передающую электромагнитные колебания с самыми разно­образными длинами волн: от миллимикронов (up. — тысячная часть

микрона) до километров. Световой спектр представляет собой лишь часть общего лучевого (волнового) спектра: за фиолетовой его поло­сой находятся лучи с более короткими волнами (ультрафиолетовые, затем рентгеновские лучи и др.), а за красным спектром — инфракрасные, более длинные. Среди последних лучи с длиной волн от 0,76 до 342 у (у. — микрон — миллионная часть метра) являются тепловыми.

Тепловые лучи, пронизывающие мировое пространство, исходят от солнца и других мировых тел, так как всякое тело, имеющее темпе­ратуру выше абсолютного нуля, посылает тепловые колебания в про­странство и на другие находящиеся в нем тела и тем более, чем выше температура излучающего тела. То же относится и к земным телам. Однако их способность излучать тепловую энергию при заданной температуре различна. Наибольшей способностью к этому обладают так называемые „абсолютно черные" тела, которые излучают [139] макси-

мум тепловой энергии, возможной При Данной температуре Т, притом
с волнами всех длин, хотя и с разной интенсивностью для волн раз-
ных длин. Таким образом интенсивность их излучений зависит от
температуры и от рода волн, их дпины X:

/-/(7-.Х),

где Т измеряется обычно в физике по шкале абсолютных темпера-
тур. На рис. 100 даны типы спектров теплового излучения абсолютно
черного тела при разных температурах и по всем длинам тепловых
волн. Аналитически вид функции /{Г, X) для абсолютно черного тела
выведен Плавком. Обозначая через /Хв интенсивность черного (scliwarz)
излучения по длине волны X, .

имеем:

Планк нашел аналитически этот интеграл и получил в виде:

Е = °КТ

где з есть константа излучения абсолютно черного тела, иначе называемая коэфицентом его излучения2.

К тому же результату еще ранее пришли иными путями Стефан и Больцман, именем которых и назван этот основной закон излучения. Так как величина о очень мала, то в технике для большего удобства ее

1 Пределы интеграла взяты более широкими, чем длины собственно теп­ловых лучей, включая, очевидно,' иетепловые части этих препел: в.

-Это — количество теплоты в б. калориях, излучаемое 1 м2 поверхности в 1 час при 1° избыточной температуры (в абсолютной шкале) над окружаю­щим пространством. Интегрирование формулы Планка приведено у Эрка, см. Гребе р и Эр к. Основные учения о теплообмене, отд. III.

19 Зал:. 756. В. Д. Ма’пшакий

следующим интегра*

- Млина Поли

Рис. 100.

^Х-5

к,

кТ

J. S

1

Суммарное тепловое излуче­ние Е одного кв. метра абсо­лютно черного тела по всем дли­нам волн при данной темпера­туре представляется графически в виде площади, ограниченной кривою спектра, т. е. Е =

I d. Аналитически это вы­

ражается

лом:

-rfX1.

ъ

АТ

289

заменяют величиной C = os-10s, а в формуле пишут вместо Т вели-

т

чину Щ|, т. е. имеем формулу:

для і м2 и і часа времени; прн площади F и времени излучения т часов формула получает еще эти два множителя. Физический смысл величины С совершенно ясен — это количество тепловой энергии в кило­калориях на 1 .и2/час, излучаемое поверхностью прн избыточной температуре в 100° абсолютной шкалы. Для абсолютно черного тела эта величина принимается обычно равной 4,96 ккал.

Все предыдущее относилось к телам абсолютно черным. Обычные строительные материалы не являются телами абсолютно черными. Но их излучение (кроме излучения металлов при высоких температурах) подобно предыдущему, в нем также представлены волны всех длин,

Черное излучение

Рис. 101.

но все с несколько меньшей ин­тенсивностью. Поэтому спект­ры их излучения ниже спект­ров абсолютно черного тела прн той же температуре (см. Серое излучение луГГКТИр на рПС< 101). Кроме

того к этому излучению не относятся, строго говоря, при­веденные выводы и закон Стефана-Больцмана. Так, до­пуская применение к ним тем­пературного выражения в фор­муле Стефан а-Больцана (т. е. закон четвертых степеней), мы не получим постоянства коэфициента С у серого тела[140] и, наоборот, принимая постоянный коэфициеит, не получаем формулы с четвертыми степенями. Однако отклонения настолько невелики, что техническая практика распространяет закон Стефана-Больцмана и на эти так назы­ваемые „серые" тела.

Иначе обстоит дело с некоторыми другими веществами, с кото­рыми приходится иметь дело отопительной технике. Так, излучение некоторых топочных газов (в топках котлов и печей), особенно угле­кислого газа, водяного пара, содержит в себе лишь волны некоторых длин, и спектр таких „цветных" тел носит прерывчатый характер, состоит лишь из отдельных полос (рис. 101).

Очевидно, общая энергия излучения выразится в этом случае не

СО

полным интегралом § I d)., а суммой частичных, например:

У-i -{— ЛХ^ Xj дх,

J Id'k-~ J* Id), и т. д.

A,

В приложении lit даны коэфицненты излучения С различных тел, встречающихся в строительной и отопительной технике. Из таблицы видим, что способность излучения зависит не столько от цвета и сте­пени полировки поверхности, сколько от химического состава матери­алов. Особенно низкие коэфицненты имеются у полированных серебра, меди, латуни, алюминия, никеля, олова!. Эти особенности некоторых металлов используются в технике термоизоляции таким образом, что конструируются узкие воздушные прослойки (узкие — для уменьшения конвекции), и внутренние поверхности их облицовываются слоем серебра или (чаще) алюминия.

Таков современный термофоль, а в лабораторной термоизоляции — пустотелые стенки Дыоара, в которых для дальнейшего сокращения конвекции-кондукции воздух максимально разрежен откачкой.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ЗАЩИТА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ ОТ ИЗЛУЧЕНИЯ АППАРАТОВ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ

Пусть стенки аппарата площадью F, имеют температуру Т°С п окружены кожухом площадью Г с продувкой между ними воздуха с начальной температурой t0 при скорости движения v м/сек. Требуется рассчитать температуру …

РАСЧЕТ СНЕГОТАЯЛКИ ДЛЯ ПЛОСКИХ ПОКРЫТИЙ

Снеготаялка шахтного типа, упомянутая в части III, главе 2, мо­жет быть рассчитана теплотехнически следующим образом. Расчет сводится к определению коэфициента k теплопередачи парового змеевика, причем этот коэфициеит можно _ отождествить …

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА КОМНАТНЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Теплопередача нагревательных труб, радиаторов, ребристых батарей н т. д. также совмещает в себе процессы конвекции — кондукцни и радиации. Подсчитывая коэфициенты той и другой, отнесенные к 1° разности температур прибора …

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

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.