Radijacija čvrste materije je površinska, a zračenje gasova je volumetrijsko.
Prijenos topline zračenjem između dvije ravne paralelne sive površine čvrstih tijela s temperaturama T 0 1 abs i T 0 2 abs (T 1 > T 2) izračunava se po formuli
C CR - smanjena emisivnost;
C 1 - emisivnost površine prvog tijela;
C 2 - emisivnost površine drugog tijela;
Sa s = 4,9 kcal / m 2 sat deg 1 - emisivnost crnog tijela.
U praktičnim proračunima pogodnije je koristiti tzv. emisivnost 
=
.
Smanjena emisivnost
U slučaju kada je prvo tijelo površine F 1 od svih
strane okružene površinom F 2 drugog tijela, količina prenesene topline određena je formulom
Smanjena emisivnost i smanjena emisivnost određuju se formulama
U slučaju kada je F 2 >F 1, tj. 
C pr \u003d C 1 i 
pr = 
1 .
Kako bi se smanjili gubici topline zbog zračenja, koriste se tzv. Ekran je tankozidni lim koji prekriva zračeću površinu i nalazi se na maloj udaljenosti od potonje. Kao prva aproksimacija, konvektivni prijenos topline kroz zračni jaz između ekrana i zračeće površine nije uzet u obzir. Takođe, toplotni otpor samog zida ekrana se uvek zanemaruje, odnosno temperature na njegovim površinama se smatraju istim.
Za ravne paralelne ekrane, uz zamjenu se koristi formula za prijenos topline zračenjem 
pr takozvana ekvivalentna emisivnost
gdje 
12 ,
23, itd. - određuje se formulom za 
pr, smanjeni stepen emisivnosti pri razmeni toplote zračenjem između 1. i 2. površine, između 2. i 3. površine itd.
Kod zaštite cilindričnih tijela (cijevi), ekvivalentna emisivnost
Količina prenesene topline Q izračunava se po formuli
Emisija gasa
Zračeći plinovi su troatomni i poliatomski plinovi. Od najvećeg praktičnog interesa je zračenje
CO 2 i H 2 O.
Emisija gasova je selektivna i zavisi od veličine i oblika zapremine gasa.
Količina toplote koja se prenosi zračenjem iz zapremine gasa, čije su komponente CO 2 i H 2 O, na okolnu ljusku, koja ima svojstva sivog tela, određena je formulom
gde je T gas apsolutna temperatura zapremine zračenog gasa;
T artikal - apsolutna temperatura okolne školjke;
=
0,5 (
+
1) - efektivni stepen crnilo školjke (na 
od 0,8 do 1,0);
=
+
- stepen crnila gasa, određen grafikonima na sl. 85 i 86 za prosječnu temperaturu plina;
- stepen crnila gasa, određen istim grafikonima, ali temperaturom st ljuske;
β-korekcija za parcijalni pritisak vodene pare, određena iz grafikona na sl. 87.
Stepen crnila ugljičnog dioksida 
i vodene pare 
zavisi od temperature zapremine gasa i efektivne debljine zračećeg sloja ps, gde je p ata parcijalni pritisak zračeće komponente, a sm smanjena dužina snopa.
Smanjena dužina snopa može se približno odrediti formulom
gdje je Vm 3 - zapremina ispunjena zračećim gasom (zapremina zračenja);
Fm 2 - površina ljuske.
Za pojedinačne posebne slučajeve, smanjena dužina snopa određena je sljedećim formulama:
za zapreminu gasa u prstenu (s 1 - uzdužni korak, tj. razmak između osi cevi u nizu; s 2 - poprečni korak, tj. korak između redova; d - prečnik cevi)
za ravnoparalelni gasni sloj beskonačne dužine sa debljinom 
s= 1.8 
;
za prečnik cilindra d
Ponekad se uvodi koncept koeficijenta prijenosa topline zračenjem α l kcal / m 2 sat deg. Ovaj koeficijent je određen formulom
Primjer. Odredite količinu topline koja se prenosi zračenjem sa užarene čelične ploče, čija je površinska temperatura t 1 = 1027 ° C, na drugu sličnu ploču, čija je površinska temperatura t 2 = 27 ° C, koja se nalazi paralelno s prvom .
Rješenje Iz Dodatka 20 nalazimo stepen crnila čelične ploče (oksidirane): 
. Definiramo smanjeno
emisivnost prema formuli
Količina prenesene toplote
Primjer. Čelični parni cjevovod promjera 300 mm, čija je temperatura vanjskog zida t 1 \u003d 300 ° C, položen je u zatvorenom prostoru. Kako bi se smanjili toplinski gubici, parni cjevovod je zatvoren dvostrukim cilindričnim kućištem (ekranom). Prvo kućište prečnika 320 mm izrađeno je od tankih čeličnih limova ( 
= 0,82), drugo kućište prečnika 340 mm je izrađeno od tankih aluminijumskih limova ( 
= 0,055). Odredite gubitak topline po 1 vožnji. m golog i zaštićenog parovoda, kao i temperaturu aluminijumskog kućišta. Zanemarite konvektivni prijenos topline. Temperatura prostorije je 25°C.
Odluka Odredimo gubitke toplote golim parovodom, uz pretpostavku da je površina parovoda F 1 višestruko manja od površine zidova prostorije F 4 . Na F 1< (za oksidirani čelik). Prema formuli Sada odredimo gubitak toplote u prisustvu ekrana. Određujemo smanjene koeficijente emisivnosti: Ekvivalentna emisivnost Količina toplote koja se prenosi zračenjem Tako se, kao rezultat ugradnje paravana, smanjio gubitak topline Da bismo odredili temperaturu aluminijskog lima, pravimo jednačinu Rješavajući ovu jednačinu, nalazimo Primjer. Termopar je korišten za mjerenje temperature tople struje koja struji kroz kanal. Između spoja termoelementa i zidova kanala dolazi do razmene zračenja (Sl. 88), što iskrivljuje očitavanja termoelementa. Da bi se umanjila greška u mjerenju temperature, termoelement se zatvara sitanom cijevi 1. Odrediti stvarnu temperaturu strujanja zraka ako termoelement pokazuje temperaturu od t = 200 °C. Temperatura unutrašnje stijenke kanala t st = 100°C. Emisivnost ekrana i spoja termoelementa je ista i jednaka je 0,8. Koeficijent prijelaza topline od zraka do spoja termoelementa α= 40 kcal/m 2 sat st., a do površine ekrana α= 10 kcal/m 2 sata st. Rješenje Označite realno (željena) temperatura vazduha t in. Temperatura određena od termoelement, je temperatura njen spoj t. Sastavimo jednadžbu toplotnog bilansa za spoj termoelementa. Količina topline koju spoj prima konvekcijom je i količinu toplote koju daje zračenje sa površine F spoja na površinu F e koja okružuje spoj termoelementa sitaste cijevi, gdje je T e apsolutna temperatura unutrašnje površine sitaste cijevi. S obzirom da je F e >> F, dobijamo U stacionarnom načinu rada, ravnoteža topline za spoj termoelementa bit će izražena jednadžbom Izračunajmo sada toplotni bilans za cijev sita, zanemarujući toplinski otpor same cijevi. Dobivanje topline konvekcijom Unos topline zbog zračenja spoja termoelementa očito je jednak toplini što je zauzvrat jednako Potrošnja topline zbog zračenja vanjske površine sitaste cijevi na okolne zidove kanala i od u ovaj slučaj F st >> F e, onda Obično se u ovoj jednačini zanemaruje prvi član na lijevoj strani. dijelovi (na osnovu F e >> F). Onda Zajedničko rješenje jednadžbi nam omogućava da odredimo željeno Temperatura t in Rezultirajuće jednačine rješavamo grafički, računajući iz njih Temperatura t in ovisno o t e. Tačka preseka odgovarajućih krivulja (slika 89) određuje temperaturu t u: Greška u određivanju temperature pomoću termoelementa Primjer. Odredite količinu topline koja se prenosi zračenjem na čelične cijevi koje se nalaze u dimovodu parnog kotla s vodom. Parcijalni pritisci ugljičnog dioksida u vodenoj pari u dimnim plinovima su p CO 2 = 0,15 atm i p H 2 O = 0,075 atm. Vanjski prečnik cijevi d = 51 mm; njihov uzdužni nagib 1 = 90 mm i poprečni nagib 2 = 70 mm. Temperatura gasa n površina cijevi je konstantna i jednako t st = 230 0 C. Odluka.Preliminarna odrediti prosječnu temperaturu protok gasa, što prihvatamo jednaka projektovana temperatura t gas. Odgovarajuće efektivne debljine sloja Prema grafikonima na sl. 85 i 86 nalazimo Korekcija β za parcijalni pritisak vodene pare (prema slici 87) β \u003d 1.06. Prema formuli Koeficijent prolaza toplote zračenja Primjer. Smjesa plinova kreće se u cilindričnoj čeličnoj cijevi unutrašnjeg prečnika d = 0,25 m. Prosječna temperatura plina t gas = 1100 0 C. Parcijalni tlak ugljičnog dioksida RJEŠENJE: Smanjena dužina snopa S=0,9d=0,9 0,25=0,225 m. Efektivna debljina zračećeg sloja s Prema sl. 85 utvrđeno na t= 1100°C Prema formuli Za 1 red m Zadaci 453. Odredite količinu topline koju zrači čelična ploča na temperaturi od t 1 = 600 0 C na mesinganom listu iste veličine na temperaturi od t 2 = 27 0 C, smještenom paralelno s pločom. Odrediti i koeficijent prijenosa topline zračenjem. Odgovor: q 12 = 5840 kcal / m 2 sat; α l = 10,2 kcal / m 2 sat st. 454. Razmjena zračenjem se odvija između dvije paralelne ravni. Površina koja ima temperaturu t 1 = 600°C i crnilo q 12 \u003d 1000 kcal / m 2 sat. Odredite temperaturu grube površine aluminijuma koja prima toplotu ( Odgovor: t 2 \u003d 390 0 C. 455. Odrediti količinu toplote q 12 kcal / m 2 sat, koju zrače površina ravnog zida na drugi paralelni ravni zid. Temperature zida su respektivno jednake t 1 = 227 ° C i t 2 = 27 0 C. Određivanje se vrši za četiri opcije: a) C 1 = C 2 = C s = 4,9 kcal / m 2 sat deg 4 (apsolutno crne površine); b) C 1 = C 2 = 4,3 kcal / m 2 sat deg 4 (mat čelične površine); c) C 1 = 4,3 kcal / m 2 sata deg 4 (mat čelična površina), C 2 \u003d 0,3 kcal / m 2 sat st. 4 (limena ploča); d) C 1 = C 2 = 0,3 kcal / m 2 sat stepena 4 (limena ploča). Odgovor: a) q 12 \u003d 2660 kcal / m 2 sat; 6) q 12 \u003d 2080 kcal / m 2 sat; c) q 12 \u003d 160 kcal / m 2 sat; d) q 12 \u003d 84 kcal / m 2 sat. 456. U zidanoj prostoriji nalazi se čelična cijev prečnika d = 200 mm i dužine 1 = 5 m, čija je širina a = 8 m, a visina h = 5 m. Odrediti gubitak toplote za cijev zračenjem ako je temperatura površine cijevi t 1 = 327 °C, a temperatura površine zidova prostorije t 2 = 27 °C. Odgovor: Q 12 \u003d 14950 kcal / sat. 457. Riješite prethodni zadatak pod uslovom da a) čelična cijev nalazi se u hodniku od cigle presjeka 2 x 1 m i b) čelična cijev se nalazi u kanalu od cigle presjeka 350 x 350 mm. Temperatura zida u oba slučaja je t 2 = 27 °C. Uporedite rezultate sa odgovorom na prethodni zadatak. Odgovor: a) Q 12 \u003d 14900 kcal / sat; b) Q 12 \u003d 14500 kcal / sat. 458. Odrediti gubitak toplote zbog zračenja u jednom redu. m čeličnog parovoda. Vanjski promjer parovoda je d = 0,2 m, temperatura njegove površine t 1 = 310 0 C, a temperatura ambijentalni zrak t 2 \u003d 50 0 C. Uporedite rezultate rješenja s odgovorom na zadatak 442. Odgovor: q \u003d 2575 kcal / trčanje. m sat; gubitak toplote zbog zračenja je 2,36 puta veći od gubitka toplote kroz konvektivni prenos toplote. 459. Vrata peći od livenog gvožđa dimenzija 500 x 400 mm u parnom kotlu imaju temperaturu t 1 = 540 °C ( Odgovor: Q = 2680 kcal / sat; α l = 2b.5 kcal / m 2 sat st. 460. Odrediti prijenos topline zračenjem između mat čeličnih paralelnih površina (vidi zadatak 455 6), ako se između njih postavi ekran u obliku tankog čeličnog lima sa istom emisivnošću. Odgovor: q 12 \u003d 1040 kcal / m 2 sat. 461. Zadatak 460 riješiti pod uslovom da se između čeličnih površina postavi zaslon koji se sastoji od četiri tanka čelična lima iste emisivnosti. Odgovor: q 12 \u003d 416 kcal / m 2 sat. 462. Zadatak 455 6 riješiti pod uslovom da se između čeličnih površina postavi sito od lima. Uporedite rezultat rješenja sa odgovorom na zadatak 455 6. Odgovor: q 12 \u003d 81 kcal / m 2 sat, tj. količina prenesene topline smanjuje se za oko 25 puta. 463. Riješite zadatak 455 6 pod uslovom da se između čeličnih površina postavi sito od dva lista belog lima. Odgovor: q 12 \u003d 41,5 kcal / m 2 sat. 464. Peć parnog kotla je napunjena užarenom bakljom koja ima uslovnu temperaturu t 1 = 1000 0 C i uslovni stepen crnila Odgovor: q \u003d 25530 kcal / m 2 sat; t dv \u003d b5b ° C. 465. Rješiti prethodni problem, pod uslovom da su vrata od livenog gvožđa opremljena reflektorom od livenog gvožđa koji se nalazi sa strane peći (takav reflektor se može smatrati ekranom). Odgovor: q \u003d 19890 kcal / m 2 sat; t dv = 580 ° C. 466. Riješite primjer na strani 225 pod uslovom da spoj termoelementa nije zaštićen sitanom cijevi. Odgovor: t u \u003d 230 0 C; greška u određivanju temperature je 13%. 467. Riješite zadatak 458 pod uslovom da je parovod okružen rešetkom od čeličnog lima ( 468. Riješite prethodni zadatak, uzimajući u obzir konvektivni prijenos topline između zaslona i zraka, uz pretpostavku da je koeficijent prijenosa topline jednak α e = 20 kcal / m 2 sat deg. Uporedite rezultat sa odgovorom zadataka 458 i 467. Odgovor: q \u003d 1890 kcal / trčanje. m sat; t e \u003d 126 ° C. Indikacija Prilikom rješavanja zadatka 468 potrebno je sastaviti jednačina toplotnog bilansa. 469. Cjevovod za paru promjera d = 0,2 m (naveden u zadatku 458) prekriven je toplinskom izolacijom koja se sastoji od 5 ekrana od aluminijske folije ( 470. Odrediti koeficijent prolaska toplote zračenjem iz dimnih gasova na zidove toplovodnih cevi parnog kotla. Vanjski prečnik cijevi d= 44,5 mm, uzdužni nagib cijevi u nizu s 1 = 135 mm, a poprečni korak s 2 = 90 mm. Temperatura plinova na ulazu u dimnjak t / = 900 0 C, a na izlazu t // = 700 ° C. Temperatura površine zidova cijevi t st = 300 ° C. Parcijalni pritisci troatomnih plinova su: Odgovor: α l 471. Riješite prethodni zadatak, pod uslovom da se koraci cijevi smanje na s 1 = 81 mm i s 2 = 65 mm, a ostali početni podaci ostanu nepromijenjeni. Odgovor: α l \u003d 8 kcal / m 2 sata st. 472. U uskom kanalu poprečnog preseka 820 x 20 mm kreće se mešavina gasova sledećeg sastava (po zapremini): N 2 = 73%; O 2 = 2%; CO 2 = 15%; H 2 O = 10%. Prosječna temperatura mješavine plinova t gas = 900 ° C, pritisak smjese p = 1 atm. Zidovi kanala su izrađeni od čeličnog lima. Temperatura na površini zidova kanala t st \u003d 100 ° C. Odredite količinu topline koja se prenosi od plinova do zidova kanala zračenjem. Odgovor: q \u003d 4000 kcal / m 2 sata. Ekrani U raznim oblastima tehnologije, vrlo su česti slučajevi kada je potrebno smanjiti prijenos topline zračenjem. Na primjer, potrebno je zaštititi radnike od djelovanja toplotnih zraka u radionicama gdje se nalaze površine s visokim temperaturama. U drugim slučajevima potrebno je zaštititi drvene dijelove zgrada od energije zračenja kako bi se spriječilo paljenje; termometri treba da budu zaštićeni od energije zračenja, inače daju pogrešna očitavanja. Stoga, kad god je potrebno smanjiti prijenos topline zračenjem, pribjegava se ugradnji paravana. Obično je ekran tanak metalni lim sa visokom refleksijom. Temperature obe površine ekrana mogu se smatrati istim. Razmotrimo djelovanje zaslona između dvije ravne beskonačne paralelne površine, a prijenos topline konvekcijom ćemo zanemariti. Pretpostavlja se da su površine zidova i paravana iste. Temperature zida T 1 i T 2 održavaju se konstantnim, sa T 1 >T 2 . Pretpostavljamo da su koeficijenti zračenja zidova i ekrana međusobno jednaki. Tada su smanjena emisivnost između površina bez ekrana, između prve površine i ekrana, sita i druge površine jednake jedna drugoj. Toplotni tok koji se prenosi sa prve površine na drugu (bez ekrana) određuje se iz jednačine Toplotni tok koji se prenosi sa prve površine na ekran nalazi se po formuli i od ekrana do druge površine prema jednačini U stabilnom stanju termičko stanje q 1 = q 2, dakle gdje Zamjenom rezultujuće temperature ekrana u bilo koju od jednačina, dobijamo Upoređujući prvu i posljednju jednačinu, nalazimo da je postavka jedan ekran na prihvaćene uslove smanjuje prijenos topline zračenjem za pola: Može se dokazati da ugradnja dva ekrana smanjuje prijenos topline za faktor tri, ugradnja tri ekrana smanjuje prijenos topline za faktor četiri itd. Značajan efekat smanjenja prijenosa topline zračenjem postiže se korištenjem sita od poliranog metala, dakle gdje je C" pr - smanjena emisivnost između površine i ekrana; Sa pr - smanjeni koeficijent zračenja između površina. Emisija gasa Zračenje plinovitih tijela oštro se razlikuje od zračenja čvrstih tijela. Jednoatomni i dvoatomski gasovi imaju zanemarljivu emisivnost i apsorpciju. Ovi gasovi se smatraju transparentnim za toplotne zrake. Triatomski gasovi (CO 2 i H 2 O itd.) i poliatomski gasovi već imaju značajan emisioni, a samim tim i apsorpcioni kapacitet. At visoke temperature zračenje troatomskih gasova nastalih tokom sagorevanja goriva ima veliki značaj za rad izmjenjivača topline. Emisioni spektri troatomskih gasova, za razliku od emisije sivih tela, imaju izražen selektivni (selektivni) karakter. Ovi gasovi apsorbuju i emituju energiju zračenja samo u određenim intervalima talasnih dužina koji se nalaze u razni dijelovi spektra (sl. 29-6). Za zrake sa drugim talasnim dužinama, ovi gasovi su providni. Kada se greda sretne na svom putu sloj gasa sposoban da apsorbuje snop sa datom talasnom dužinom, zatim se ovaj snop delimično apsorbuje, delimično prolazi kroz debljinu gasa i izlazi sa druge strane sloja sa intenzitetom manjim nego na ulazu. Vrlo debeo sloj može praktično apsorbirati cijeli snop. Osim toga, apsorpcijski kapacitet plina ovisi o njegovom parcijalnom tlaku ili broju molekula i temperaturi. Emisija i apsorpcija energije zračenja u gasovima se dešava u celoj zapremini. Koeficijent apsorpcije plina može se odrediti sljedećim odnosom: ili opšta jednačina Pritisak produkata izgaranja obično se uzima jednakim 1 baru, stoga se parcijalni pritisci troatomskih plinova u smjesi određuju jednadžbama p co2, \u003d r co2 i P H 2 O \u003d r H 2 O, gdje je r je zapreminski udio gasa. Prosječna temperatura zida - izračunava se po jednačini gdje je T "st temperatura stijenke kanala na ulazu plina; T"" c t je temperatura stijenke kanala na izlazu plina. Prosječna temperatura plina određena je formulom gdje je T"g - temperatura plina na ulazu u kanal; T "" p - temperatura gasa na izlazu iz kanala; znak plus se uzima u slučaju hlađenja, a znak minus se uzima u slučaju grijanja plina u kanalu. Proračun zračnog prijenosa topline između plina i zidova kanala je vrlo složen i izvodi se pomoću niza grafikona i tabela. Jednostavniju i prilično pouzdanu metodu proračuna razvio je Shack, koji predlaže sljedeće jednačine koje određuju zračenje plinova u medij s temperaturom od 0°K: (29-24) gde je p parcijalni pritisak gasa, bar; s je prosječna debljina sloja plina, m, T je prosječna temperatura plinova i zida, °K. Analiza gornjih jednačina pokazuje da emisiona moć gasova nije u skladu sa Stefan-Boltzmannovim zakonom. Zračenje vodene pare je proporcionalno T 3 , a zračenje ugljičnog dioksida je proporcionalno G 3" 5 . Plankov zakon.
Intenzitet zračenja potpuno crnog tijela I sl i bilo kojeg stvarnog tijela o kojem ovisim i valna dužina. Apsolutno crno tijelo kada se daje, emituje zrake svih valnih dužina od l = 0 do l = ¥. Ako nekako odvojimo snopove različitih talasnih dužina jedan od drugog i izmjerimo energiju svakog snopa, ispada da je raspodjela energije duž spektra različita. Kako se talasna dužina povećava, energija zraka raste, na određenoj talasnoj dužini dostiže maksimum, a zatim opada. Pored toga, za zrak iste talasne dužine, njegova energija raste sa povećanjem tela koje emituje zrake (slika 11.1). Planck je ustanovio sljedeći zakon za promjenu intenziteta zračenja potpuno crnog tijela u zavisnosti od i talasne dužine: I sl \u003d s 1 l -5 / (e s / (l T) - 1), (11,5) Zamijenivši Plankov zakon u jednadžbu (11.7) i integrirajući od l = 0 do l = ¥, nalazimo da je integralno zračenje (toplotni tok) potpuno crnog tijela direktno proporcionalno četvrtom stepenu njegovog apsoluta (Stefan-Boltzmann zakon). E s \u003d C s (T / 100) 4, (11.8) gdje je S s = 5,67 W / (m 2 * K 4) - emisivnost potpuno crnog tijela Primećujući na slici 11.1 količinu energije koja odgovara svetlosnom delu spektra (0,4-0,8 mikrona), lako je videti da je za niske energije veoma mala u poređenju sa energijom integralnog zračenja. Samo kada je sunce ~6000K, energija svjetlosnih zraka je oko 50% ukupne energije crnog zračenja. Sva stvarna tijela koja se koriste u tehnologiji nisu apsolutno crna i, sa istom energijom, emituju manje energije od potpuno crnog tijela. Zračenje stvarnih tela takođe zavisi od talasne dužine. Kako bi se zakoni zračenja crnog tijela mogli primijeniti na stvarna tijela, uvodi se koncept tijela i zračenja. Pod zračenjem se podrazumijeva takvo zračenje koje, slično zračenju crnog tijela, ima kontinuirani spektar, ali intenzitet zraka za svaku talasnu dužinu I l za bilo koju je konstantan dio intenziteta zračenja crnog tijela I sl , tj. postoji veza: I l / I sl \u003d e \u003d const. (11.9) Vrijednost e se naziva stepenom crnila. Zavisi od fizička svojstva tijelo. Stepen crnila tijela uvijek je manji od jedinice. Kirchhoffov zakon. Za bilo koje tijelo, sposobnost zračenja i apsorpcije zavise od talasne dužine. Razna tijela imati razna značenja E i A. Zavisnost između njih utvrđena je Kirchhoffovim zakonom: E \u003d E s * A ili E / A \u003d E s \u003d E s / A s = C s * (T / 100) 4. (11.11) Omjer emisivnosti tijela (E) i njegovog apsorpcionog kapaciteta (A) isti je za sva tijela koja su istovremeno i jednaka je emisivnosti potpuno crnog tijela. Iz Kirchhoffovog zakona proizilazi da ako tijelo ima nizak kapacitet apsorpcije, onda ima i nisku emisivnost (polirano). Apsolutno crno tijelo, koje ima maksimalnu moć apsorpcije, također ima najveću emisivnost. Kirhhofov zakon važi i za monohromatsko zračenje. Omjer intenziteta zračenja tijela na određenoj talasnoj dužini i njegovog apsorpcionog kapaciteta na istoj talasnoj dužini za sva tela je isti ako su na istoj, i numerički je jednak intenzitetu zračenja potpuno crnog tela pri istoj talasna dužina i , tj. je funkcija samo talasne dužine i: E l / A l \u003d I l / A l \u003d E sl = I sl \u003d f (l, T). (11.12) Dakle, tijelo koje zrači energiju na bilo kojoj talasnoj dužini može je apsorbovati na istoj talasnoj dužini. Ako tijelo ne apsorbira energiju u nekom dijelu spektra, onda ono ne zrači u ovom dijelu spektra. Iz Kirchhoffovog zakona također slijedi da je stepen crnila tijela e pri istom numerički jednak koeficijentu apsorpcije A: e \u003d I l / I sl \u003d E / E sl \u003d C / C sl \u003d A. (11.13) Lambertov zakon. Energija zračenja koju emituje tijelo širi se u svemiru u različitim smjerovima s različitim intenzitetom. Zakon koji utvrđuje zavisnost intenziteta zračenja od pravca naziva se Lambertov zakon. Lambertov zakon utvrđuje da je količina energije zračenja koju emituje površinski element dF 1 u pravcu elementa dF 2 proporcionalna proizvodu količine energije emitovane duž normale dQ n puta prostornog ugla dsh i cosc, sastavljenog od smjer zračenja sa normalom (slika 11.2): d 2 Qn = dQ n *dw *cosj . (11.14) Posljedično, najveća količina energije zračenja se emituje u smjeru okomitom na površinu zračenja, tj. na (j = 0). Kako j raste, količina energije zračenja opada i na j = 90° jednaka je nuli. Lambertov zakon u potpunosti vrijedi za potpuno crno tijelo i za tijela sa difuznim zračenjem na j = 0 - 60°. Za polirane površine, Lambertov zakon ne vrijedi. Za njih će zračenje na j biti veće nego u smjeru normalnom na površinu. Toplotno zračenje je proces prenošenja toplotne energije elektromagnetnih talasa. Količina toplote koja se prenosi zračenjem zavisi od svojstava tela koje zrače i njegove temperature i ne zavisi od temperature okolnih tela. U opštem slučaju, toplotni tok koji ulazi u telo se delimično apsorbuje, delimično reflektuje, a delimično prolazi kroz telo (slika 5.2). Q=Q A+Q R+QD , Rice. 5.2. Dijagram raspodjele energije zračenja gdje Q je toplotni tok koji pada na tijelo; Q A- količina toplote koju telo apsorbuje, Q R- količina toplote koju telo reflektuje, QD je količina toplote koja prolazi kroz tijelo. Desni i lijevi dio dijelimo toplotnim tokom: Količine A, R, D, nazivaju se respektivno: apsorpcioni, reflektujući i transmisioni tela. Ako R=D=0, dakle A=1, tj. sav toplotni tok koji pada na tijelo se apsorbira. Takvo tijelo se zove potpuno crna.
Tela koja imaju A=D=0, R=1, tj. sav toplotni tok koji pada na tijelo se odbija od njega, nazivaju se bijela
. U ovom slučaju, ako se refleksija od površine povinuje zakonima optike tijela, naziva se ogledalo
- ako je refleksija difuzna - apsolutno belo.
Tela koja imaju A=R=0 i D=1, tj. sav tok koji pada na tijelo, prolazi kroz njega, nazivaju se dijatermni ili potpuno providni.
Apsolutna tijela ne postoje u prirodi, ali je koncept takvih tijela vrlo koristan, posebno o potpuno crnom tijelu, jer su zakoni koji upravljaju njegovim zračenjem posebno jednostavni, jer se zračenje ne odbija od njegove površine. Osim toga, koncept potpuno crnog tijela omogućava dokazivanje da u prirodi nema takvih tijela koja zrače više topline od crnih. Na primjer, u skladu s Kirchhoffovim zakonom, odnos emisivnosti tijela E i njegovu sposobnost upijanja I isto za sva tijela i ovisi samo o temperaturi, za sva tijela, uključujući apsolutno crna, na datoj temperaturi: Od apsorpcione moći savršenog crnog tijela A o=1, i A 1 i A2 itd. uvijek manji od 1, onda iz Kirchhoffovog zakona slijedi da je granična emisivnost E o ima potpuno crno tijelo. Pošto u prirodi ne postoje apsolutno crna tijela, uvodi se pojam sivog tijela, njegovog stepena crnila e, što je omjer emisivnosti sivog i crnog tijela: Slijedeći Kirchhoffov zakon i uzimajući u obzir to A o=1, možemo napisati , odakle A=e, tj. stepen emisivnosti karakteriše i relativnu emisivnost i apsorpciju tela.
Osnovni zakon zračenja, koji odražava zavisnost intenziteta zračenja E o, vezano za ovaj opseg talasnih dužina (monohromatsko zračenje), je Plankov zakon. gdje l- talasna dužina, [m]; Od 1\u003d 3,74 × 10 -6 W × m 2, Od 2=1,4338×10 -2 m×K; C1 i Od 2 su prva i druga Plankova konstanta. Rice. 5.3. Grafički prikaz Planckovog zakona Kao što se može vidjeti iz grafikona, crno tijelo zrači na bilo kojoj temperaturi u širokom rasponu valnih dužina. Kako temperatura raste, maksimalni intenzitet zračenja se pomiče prema kraćim talasnim dužinama. Ovaj fenomen je opisan Wienovim zakonom: l max T=2.898×10 -3 m×K, gdje lmax je talasna dužina koja odgovara maksimalnom intenzitetu zračenja. Za vrijednosti lT>>Od 2 umjesto Planckovog zakona, možete primijeniti Rayleigh-Jeansov zakon, koji se još naziva i "zakon dugovalnog zračenja": Intenzitet zračenja se odnosio na čitav opseg talasnih dužina od l=0 do l=(integralno zračenje), može se odrediti iz Planckovog zakona integracijom: gdje C o\u003d 5,67 W / (m 2 × K 4) - koeficijent potpuno crnog tijela. Izraz (5.9) se naziva Stefan-Boltzmannov zakon, koji je ustanovio Boltzmann. Za siva tela Stefan-Bolcmannov zakon se zapisuje kao OD=C o e je emisivnost sivog tijela. Izmjena topline zračenjem između dvije površine određena je na osnovu Stefan-Boltzmannovog zakona i ima oblik gdje e PR je smanjena emisivnost dva tijela sa površinama H 1 i H 2 ; Ako je H 1<<H 2 tada smanjena emisivnost postaje jednaka emisivnosti površine H 1, tj. e PR=e 1 . Ova okolnost je osnova metode za određivanje emisivnosti i emisivnosti sivih tijela koja su male veličine u odnosu na tijela koja međusobno razmjenjuju energiju zračenja. Kao što se vidi iz formule (5.13), za određivanje stepena emisivnosti i emisivnosti OD sivo tijelo mora znati temperaturu površine T W test tijelo, temperatura Tf okolina i zračenje toplote sa površine tijela Q i. Temperature T W i Tf može se izmjeriti poznatim metodama, a toplinski tok zračenja se određuje iz sljedećih razmatranja: Širenje toplote sa površine tela u okolni prostor nastaje zračenjem i prenosom toplote tokom slobodne konvekcije. Pun protok Q od površine, tijelo će tako biti jednako: Q = Q L + Q K, odakle Q L = Q - Q K ; (5.14) Q K je konvektivna komponenta toplotnog fluksa, koja se može odrediti prema Newtonovom zakonu: Q K = a KH(tw - tf) (5.15) S druge strane, koeficijent prolaza topline a K može se odrediti iz izraza (vidi rad #3): a K = Nu f a f /d(5.16) gdje Nu f = c(Gr f Pr f)n. (5.17) Odlučujuća temperatura u ovim izrazima je temperatura okoline t f . 5.5.4. Šema eksperimentalne postavke Eksperimentalna postavka, čiji je šematski dijagram prikazan na sl. 4 je dizajniran za određivanje emisivnosti dva tijela - bakra i aluminija. Ispitivana tela su bakarne (9) i aluminijumske (10) cevi (elementi br. 1 i 2) prečnika d1=18mm i d2=20mm dužine L=460mm, raspoređeno horizontalno. Unutar cijevi se nalaze električni grijači 11 od nihrom žice, koji služe kao izvor topline. Toplotni tok se ravnomjerno raspoređuje po dužini cijevi. U stacionarnom načinu rada, sva toplina koju proizvodi električni grijač prenosi se kroz površinu cijevi u okolinu. Totalna disipacija topline Q od površine cijevi određuje se potrošnja električne energije. Potrošnja električne energije regulira se autotransformatorom i mjeri ampermetrom i voltmetrom ili vatmetrom. Rice. 5.4. Šema eksperimentalne postavke Da bi se smanjio gubitak topline sa krajeva cijevi, postavljaju se termoizolacijski čepovi (12). Za mjerenje površinske temperature u zidovima svake od cijevi položeno je 5 termoparova s konstantom bakra (br. 1-5 prva cijev i br. 7-11 druga cijev). Termoparovi se naizmjence spajaju na mjerni uređaj (13) pomoću prekidača (14). 5.5.5. Postupak izvođenja eksperimenata i obrade rezultata Prije nastavka rada u laboratoriji potrebno je upoznati se sa teorijskim materijalom i uređajem za ugradnju. Rad se odvija na dva načina. Tabela 5.2 Obračunska tabela za rad br.2 Nakon merenja u 1. režimu potrebno je nastavniku pokazati dnevnik posmatranja, a zatim postaviti 2. termalni režim. Stacionarni termički režim se javlja za oko 3-5 minuta. dok radite na računaru. Na svakom od načina rada potrebno je proizvoditi u intervalu od 2-3 minute. najmanje 2 mjerenja temperature na svakom od termoparova i snage prema očitanjima voltmetra i ampermetra. Zabilježite mjerne podatke u dnevnik posmatranja - tabelu. 5.1. Mjerenja treba vršiti samo u stacionarnom stanju. Rezultati proračuna su sažeti u tabeli. 5.3. Napravite grafikone na osnovu podataka e = f(t) za 2 testirana materijala. Uporedi dobijene podatke sa referentnim (tabela 1 - prilozi). Fizički parametri vazduha uzeti su iz tabele. 3 primjene na definiranoj temperaturi tf . Obračun rada vrši se prema tabeli. 5.2. Tabela 5.3 Časopis zapažanja za radove br. 2, 3, 4 Gustoća toplotnog fluksa tokom razmene toplote između gasa i čvrste površine izračunava se po formuli: gdje je emisivnost potpuno crnog tijela; Temperatura zida (ljuske), K; e
pr - smanjeni stepen emisivnosti materijala površine gasovoda; e
d - stepen crnila gasne mešavine; Smanjena na zidnu temperaturu. Smanjeni stepen emisivnosti izračunava se po formuli: gdje je ec emisivnost materijala zida (preuzeto iz tabela). Emisivnost gasne mešavine izračunava se po formuli: gdje je faktor korekcije koji uzima u obzir neposlušnost zračenja vodene pare Bouguer-Baerovom zakonu; Korekcija koja uzima u obzir međusobnu apsorpciju CO2 i H2O kada se emisioni pojasevi poklapaju (obično se stoga može zanemariti u inženjerskim proračunima). Stepen emisivnosti i apsorpcioni kapacitet komponenti gasne mešavine određuju se: 1) Uz pomoć nomograma. Stepen crnila gasa Vrijednosti se u ovom slučaju također uzimaju iz nomograma ovisno o temperaturi plina i umnošku parcijalnog tlaka plina i prosječne dužine putanje snopa. R - pritisak gasa, atm; Prosječna temperatura plina, ?S; Efektivna debljina zračećeg sloja, m; V je vrijednost zapremine zračenog gasa, m3; Fc
- površina školjke, m2; -
faktor korekcije. Korekcioni faktor
c je također prikazan kao funkcija (pH2O l) i pH2O. Kapacitet apsorpcije gasne mešavine izračunava se po formuli
(3.3) Budući da vrijednost apsorbancije ovisi o temperaturi zida, vrijednosti se u ovom slučaju uzimaju i iz nomograma ovisno o temperaturi zida i umnošku parcijalnog tlaka plina i prosječne dužine putanje zraka. 2) Uz pomoć analitičkih formula. Stepen crnila
može se pronaći pomoću sljedeće formule k
- ukupni koeficijent slabljenja zraka u smjesi, određen empirijskom formulom Za pronalaženje stepena emisivnosti, vrijednost apsolutne temperature plina se zamjenjuje u prethodnu formulu za određivanje koeficijenta prigušenja. Kapacitet apsorpcije može se naći sljedećom formulom gdje je ukupni koeficijent slabljenja; za pronalaženje apsorbancije koristi se vrijednost apsolutne temperature stakla
nk. Izračunajte gustinu toplotnog toka usled zračenja dimnih gasova na površinu dimnjaka sa poprečnim presekom A x B = 500 x 1000 mm. Sastav gasa: sadržaj CO2=10%; Sadržaj H2O=5%; ukupni pritisak gasa P = 98,1 kPa (1 atm). Prosječna temperatura plina u dimovodu tg = 6500C. Prosječna temperatura površine dimnjaka = 4000C. Dimovod je izrađen od mesinga. 1. Izračunavamo gustinu toplotnog toka zbog zračenja pomoću nomograma. gdje je emisivnost crnog tijela. Stepen crnila mesinga prema referentnim podacima; Smanjena emisivnost površine dimnjaka; ; Efektivna debljina zračećeg sloja Parcijalni pritisci komponenti Zapreminski udio H2O i CO2 u plinu; PCO2. = 0,1 . 60 = 6 cm atm. RN2O. = 0,05 . 60 = 3 cm.atm. Korekcioni faktor koji uzima u obzir nepodređenost ponašanja vodene pare Bouguer-Baerovom zakonu; sa grafikona. Prema nomogramima i temperaturi tg = 6500C Stepen crnila gasa Prema nomogramima i temperaturi
ts = 400 0S Kapacitet apsorpcije gasova Rezultirajući toplotni tok 2. Izračunavamo gustinu toplotnog toka usled zračenja koristeći formule. Ukupni faktori slabljenja Stepen crnila gasa Kapacitet apsorpcije gasova Rezultirajući toplotni tok Napomena: Rezultati proračuna stepena emisivnosti i apsorpcije gasa pomoću ove dve metode treba da budu bliski jedan drugom. Rice. 3.1. Rice. 3.2. Emisivnost u odnosu na temperaturu za H2O
Rice. 3.3. Vrijednosti korekcije u, uzimajući u obzir utjecaj parcijalnog tlaka H2O na stepen emisivnosti
Termalni proračun ekonomajzera (primjer proračuna) Potrošnja, kg/s Temperatura, °C Brzina putovanja, m/s Prečnik cevi d
2/d1, Lokacija Relativna visina Debljina sloja, mm Dy-mo-vye G
2 t
1 ” d
n Alibaeva Serpentinski ekonomajzer parnog kotla je dizajniran za zagrijavanje napojne vode u količini G2 od temperature t2 "do t2". Voda se kreće gore kroz cijevi prečnika d2 / d1. Koeficijent toplotne provodljivosti materijala zida je l Prosječna brzina kretanja vode je w2. Dimni plinovi (13% CO2 i 11% H2O)
kretati se od vrha do dna u prstenastom prostoru prosječnom brzinom u uskom dijelu snopa cijevi u1. Potrošnja plina G1. Temperatura plinova na ulazu u ekonomajzer t1", na izlazu t1"". Dati su položaj cijevi u snopu i relativni koraci: poprečno y1 = S1/d2 i uzdužno y2 = S2/d2. Sa strane gasa, površina cevi je prekrivena slojem čađi debljine ds, co sa strane vode - sloj kamenca debljine dana. Koeficijenti toplotne provodljivosti su uzeti: za čađ ls = 0,07 - 0,12 W / m stepen, za skalu ln = 0,7 - 2,3 W / m stepen. 1. Određujemo promjer cijevi, uzimajući u obzir njegovu kontaminaciju kamencem iznutra i čađom izvana: 2. Jednačina toplotnog bilansa Uz pretpostavku da je gubitak toplote duž dužine ekonomajzera 0, zapisujemo jednačinu toplotnog bilansa: Prosječna temperatura vode: Na ovoj temperaturi određujemo toplinski kapacitet vode > Cp2 = 4,3 kJ/kg g Određujemo toplinsko opterećenje izmjenjivača topline (za nosač topline, za koji su postavljene dvije temperature) Uzimamo približno toplotni kapacitet dimnih gasova Sr1 i izračunavamo temperaturu gasova na izlazu Prosječna temperatura dimnih plinova: 3. Određivanje prosječne temperaturne razlike Temperaturna razlika: Napomena: ako je tb tm 1,5 - određuje se srednja aritmetička vrijednost temperaturne razlike. 4. Proračun koeficijenta prijenosa topline od zida do vode Termofizički parametri vode na temperaturi sljedeće: Reynoldsov broj za vodu: Režim strujanja je turbulentan Nusselt broj: Pošto je temperatura zida nepoznata, u prvoj aproksimaciji uzimamo Koeficijent prijenosa topline sa zida na vodu 5. Proračun koeficijenta prijenosa topline konvekcijom od dimnih plinova do zida
pr = 
1 = 0.80
.
. Dakle, ravnoteža toplote sitaste cijevi je izražena jednadžbom
na ulazu u plinski kanal t / \u003d 1000 0 C, a na izlazu iz plinskog kanala t // \u003d 800 0 C. Vanjska temperatura
= 0,45 ata. Temperatura zida t st \u003d 300 0 C. Odredite količinu topline koja se prenosi zračenjem po 1 linearnom metru. m cijevi.
\u003d 0,225 0,45 \u003d 0,101 m ata.
\u003d 0,10: na t = 300 0 C 
= 0,095. Budući da u smjesi nema vodene pare, 
gas = 0,10 i 
=
0,095.
\u003d 0,64, zrači toplinu u količini
=
0,055).
= 0,64). Odredite količinu zračene topline ako je temperatura u kotlovnici t 2 \u003d 35 ° C. Također odredite koeficijent prijenosa topline zračenjem.
= 0,3. Odredite količinu toplote koja se emituje kroz otvor za pečenje peći, zatvoren vratima od livenog gvožđa ( 
\u003d 0,78) kao i temperatura samih vrata, ako je temperatura u kotlarnici t 2 = 30 0 C (vrata od livenog gvožđa mogu se smatrati ravnim ekranom između baklje i okoline). Stepen crnila okruženje uzeti jednako 1,0.
= 0,82). Promjer sita d e = 0,3 m. Između parovoda i čeličnog sita nalazi se zrak. Prilikom određivanja gubitka topline zbog zračenja, konvektivna izmjena topline između zaslona i zraka se ne uzima u obzir. Odredite i temperaturu ekrana. Uporedite rezultate sa odgovorom na zadatak 458. Odgovor: q = 1458 kcal / rm. m sat; t e \u003d 199 ° C.
= 0,055). Udaljenost između slojeva folije je 
= 5 mm. Odredite koliko je puta gubitak topline zbog zračenja iz izoliranog parovoda manji od gubitka topline iz neizoliranog parovoda. Odgovor: 127 puta manje.
= 0,18 ata i 
= 0,08 ata.
12,8 kcal/m 2 sata st.Prenos toplote zračenja između tela u providnom mediju (smanjena emisivnost sistema, proračun prenosa toplote, metode smanjenja ili povećanja intenziteta prenosa toplote).
(29-19)
(29-20)
Debljina sloja gasa s zavisi od oblika tela i definisana je kao prosečna dužina snopa prema empirijskoj tabeli.
(29-21).
(29-22)
(29-23)
ODREĐIVANJE EMISIJE I CRNICE TIJELA
.
,
Na sl. 5.3 ova jednačina je prikazana grafički. 
. (5.10)
, (5.11)
. (5.12)
. (5.13)
br. p / str Ime vrijednosti Određivanje količina i projektnih odnosa Prvi mod
Element 1 Element 2
1.
Grasgoffov kriterijum 
a. Koeficijent proširenja zapremine 
in. temperaturna razlika Dt = tw - tf
With. Koeficijent kinematičke viskoznosti zraka n f, m 2 / sek
2.
Nuseltov kriterijum Nu f = c (Cr f Pr f)n
a. Prandtlov kriterijum Pr f
in. Koeficijenti se biraju iz tabele. 6.2. (Vidi rad br. 3)
c
n
3.
Površina cijevi
4.
Koeficijent prijenosa topline
a. Koeficijent toplotne provodljivosti vazduha. lf
5.
Konvektivna komponenta toplotnog toka. 
6.
Količina toplotnog fluksa zračenja
7.
Stepen crnila 
8.
Emisivnost
9.
Prosječna emisivnost
Način rada 1
Element 1 Element 2
Broj mjerenja
voltaža U
Snaga struje I
toplotni tok Q=U× I/2
Temperature površine cijevi
Broj termoelementa
Email 1 El.2
Temperaturni prosjek
Temperatura zraka (DTV očitanja)
Određivanje stepena crnila gasa
Primjer izračuna
