Эффективность поглощения тепла при лучистом отоплении

Предположим, что на элементарную площадку dS падает излучение такого же типа, как и описанное тут. Энергия E, падающая на площадку dS, делится на три части: E_пр​ — прошедшую через тело, E_отр​ — отраженную или рассеянную телом, и E_погл​ — поглощенную телом. Следовательно:

E = D + R + A

Отношение поглощаемой энергии A к падающей A₀​ является, по определению, поглощательной способностью тела в точке M в направлении MX для длины волны λ. Интересно, что эта величина не зависит от количества падающей на тело энергии; она является характеристикой тела. Эта величина также как D/A и R/A, изменяется в пределах от 0 до 1.

Если коэффициент отражения R=1, то поглощаемая энергия A=0, а диффузность D=0. Это означает, что вся падающая лучистая энергия полностью отражается. Тела, отражающие излучение по законам геометрической оптики, называются зеркальными, а отражающие диффузно — абсолютно белыми.

Если A = 1 , то R = 0 и D=0; это означает, что вся падающая лучистая энергия полностью поглощается телом. Такие тела называются абсолютно черными или просто черными.

Если коэффициент диффузности $D = 1$D=1, то поглощаемая энергия $A = 0$A=0, а коэффициент отражения $R = 0$R=0. Тела, полностью пропускающие падающее на них излучение, называются прозрачными или диатермичными. Значения $A$A, $R$R и $D$D зависят от природы тела, его температуры и длины волны излучения. Например, чистый воздух прозрачен для тепловых лучей, но при наличии в нем водяных паров или углекислоты он становится только частично прозрачным.

Твердые тела и жидкости непрозрачны для тепловых лучей, то есть коэффициент диффузности D=0; для них A+R=1. Отсюда следует, что тела, хорошо отражающие лучистую энергию, плохо ее поглощают, и наоборот. Существуют тела, прозрачные только для лучей определенных длин волн (например, кварц, камерная соль, оконное стекло и др.). Белая поверхность хорошо отражает лишь видимые лучи, тепловые же лучи поглощаются ею так же, как и черной.

Для поглощения и отражения тепловых лучей большее значение имеет не цвет, а состояние поверхности, Независимо от цвета отражательная способность гладких и полированных поверхностей во много раз выше, чем шероховатых.

Напомним, что собственное излучение тела полностью определяется его температурой и физическими свойствами. Собственное излучение тела в сумме с отраженным называется эффективным излучением тела. Последнее мы ощущаем или измеряем приборами; оно больше собственного излучения на величину (1−A)⋅E₂​, где E₂​ — падающее излучение, A⋅E₂​ — поглощенное излучение.

Закажите бесплатный расчет и расстановку оборудования у наших инженеров