Hier vindt de lezer algemene informatie over wat warmteoverdracht is, en zal ook in detail het fenomeen van stralingswarmteoverdracht, de gehoorzaamheid aan bepaalde wetten, de kenmerken van het proces, de formule van warmte, het gebruik van warmteoverdracht door de mens en zijn stroom in de natuur.
Entree in warmte-uitwisseling
Om de essentie van stralingswarmteoverdracht te begrijpen, moet je eerst de essentie ervan begrijpen en weten wat het is?
Warmteoverdracht is een verandering in de energie-index van het interne type zonder werk aan het object of onderwerp, en ook zonder werk van het lichaam. Zo'n proces verloopt altijd in een bepaalde richting, namelijk: warmte gaat van een lichaam met een hogere temperatuurindex naar een lichaam met een lagere. Bij het bereiken van egalisatie van temperaturen tussen lichamen stopt het proces en wordt het uitgevoerd met behulp van warmtegeleiding, convectie en straling.
- Thermische geleiding is het proces van het overbrengen van interne energie van het ene lichaamsfragment naar het andere of tussen lichamen wanneer ze contact maken.
- Convectie is warmteoverdracht als gevolg vanenergieoverdracht samen met vloeistof- of gasstromen.
- Straling is elektromagnetisch van aard en wordt uitgezonden door de interne energie van een stof die zich in een bepaalde temperatuur bevindt.
Met de warmteformule kunt u berekeningen maken om de hoeveelheid overgedragen energie te bepalen, maar de gemeten waarden zijn afhankelijk van de aard van het lopende proces:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – verwarming en koeling;
- Q=mλ – kristallisatie en smelten;
- Q=mr - stoomcondensatie, koken en verdampen;
- Q=mq – brandstofverbranding.
Relatie tussen lichaam en temperatuur
Om te begrijpen wat stralingswarmteoverdracht is, moet je de basiswetten van de natuurkunde over infraroodstraling kennen. Het is belangrijk om te onthouden dat elk lichaam waarvan de temperatuur in absolute termen boven nul ligt, altijd thermische energie uitstra alt. Het ligt in het infrarode spectrum van golven van elektromagnetische aard.
Verschillende lichamen, die dezelfde temperatuur hebben, zullen echter verschillende mogelijkheden hebben om stralingsenergie uit te zenden. Deze eigenschap is afhankelijk van verschillende factoren, zoals: carrosseriestructuur, aard, vorm en oppervlakteconditie. De aard van elektromagnetische straling verwijst naar de dubbele, corpusculaire golf. Het veld van het elektromagnetische type heeft een kwantumkarakter en zijn quanta worden weergegeven door fotonen. Interactie met atomen, fotonen worden geabsorbeerd en dragen hun energie over aan elektronen, het foton verdwijnt. Thermische fluctuatie van energie-exponentatoom in een molecuul toeneemt. Met andere woorden, de uitgestraalde energie wordt omgezet in warmte.
Uitgestraalde energie wordt beschouwd als de belangrijkste hoeveelheid en wordt aangegeven met het teken W, gemeten in joule (J). De stralingsflux drukt de gemiddelde waarde van vermogen uit over een tijdsperiode die veel groter is dan de perioden van oscillaties (de energie die wordt uitgezonden gedurende een tijdseenheid). De eenheid die door de stroom wordt uitgezonden, wordt uitgedrukt in joule per seconde (J / s), de watt (W) wordt als de algemeen aanvaarde optie beschouwd.
Inleiding tot stralingswarmteoverdracht
Nu meer over het fenomeen. Stralingswarmteoverdracht is de uitwisseling van warmte, het proces van overdracht van het ene lichaam naar het andere, dat een andere temperatuurindex heeft. Vindt plaats met behulp van infraroodstraling. Het is elektromagnetisch en ligt in de gebieden van de golfspectra van elektromagnetische aard. Het golfbereik ligt in het bereik van 0,77 tot 340 µm. Bereiken van 340 tot 100 µm worden beschouwd als langegolf, 100 - 15 µm behoren tot het middengolfbereik en korte golflengten van 15 tot 0,77 µm.
Het kortegolfgedeelte van het infraroodspectrum grenst aan het zichtbare licht en het langegolfgedeelte van de golven gaat in de ultrakorte radiogolf. Infraroodstraling wordt gekenmerkt door rechtlijnige voortplanting, het kan breken, reflecteren en polariseren. Kan doordringen in een reeks materialen die ondoorzichtig zijn voor zichtbaar licht.
Met andere woorden, stralingswarmteoverdracht kan worden gekarakteriseerd als overdrachtwarmte in de vorm van elektromagnetische golfenergie, terwijl het proces verloopt tussen oppervlakken die in het proces van wederzijdse straling zijn.
De intensiteitsindex wordt bepaald door de onderlinge rangschikking van oppervlakken, het emitterende en absorberende vermogen van lichamen. De overdracht van stralingswarmte tussen lichamen verschilt van convectie- en warmtegeleidingsprocessen doordat warmte door een vacuüm kan worden gestuurd. De gelijkenis van dit fenomeen met andere is te wijten aan de overdracht van warmte tussen lichamen met verschillende temperatuurindexen.
Stralingsflux
Stralingswarmteoverdracht tussen lichamen heeft een bepaald aantal stralingsfluxen:
- De intrinsieke stralingsflux - E, die afhangt van de temperatuurindex T en de optische kenmerken van het lichaam.
- Stromen van invallende straling.
- Geabsorbeerde, gereflecteerde en doorgelaten soorten stralingsfluxen. In totaal zijn ze gelijk aan Epad.
De omgeving waarin warmte-uitwisseling plaatsvindt, kan straling absorberen en zijn eigen straling introduceren.
Stralingswarmte-uitwisseling tussen een bepaald aantal lichamen wordt beschreven door een effectieve stralingsstroom:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Lichamen, bij elke temperatuur, met indicatoren L=1, R=0 en O=0, worden "absoluut zwart" genoemd. De mens creëerde het concept van "zwarte straling". Het komt overeen met zijn temperatuurindicatoren met het evenwicht van het lichaam. De uitgezonden stralingsenergie wordt berekend aan de hand van de temperatuur van het subject of object, de aard van het lichaam heeft hier geen invloed op.
De wetten volgenBoltzmann
Ludwig Boltzmann, die in 1844-1906 op het grondgebied van het Oostenrijkse rijk woonde, creëerde de Stefan-Boltzmann-wet. Hij was het die iemand in staat stelde de essentie van warmte-uitwisseling beter te begrijpen en met informatie te werken, en deze in de loop der jaren te verbeteren. Overweeg de formulering ervan.
De wet van Stefan-Boltzmann is een integrale wet die enkele kenmerken van absoluut zwarte lichamen beschrijft. Hiermee kunt u de afhankelijkheid van de stralingsvermogensdichtheid van een zwart lichaam van zijn temperatuurindex bepalen.
De wet gehoorzamen
De wetten van stralingswarmteoverdracht gehoorzamen aan de wet van Stefan-Boltzmann. De mate van intensiteit van warmteoverdracht door warmtegeleiding en convectie is evenredig met de temperatuur. De stralingsenergie in de warmtestroom is evenredig met de temperatuur tot de vierde macht. Het ziet er zo uit:
q=σ A (T14 – T2 4).
In de formule is q de warmtestroom, A is het oppervlak van het lichaam dat energie uitstra alt, T1 en T2 zijn de temperaturen die lichamen uitzenden en de omgeving die deze straling absorbeert.
De bovenstaande wet van warmtestraling beschrijft precies alleen de ideale straling die wordt gecreëerd door een absoluut zwart lichaam (a.h.t.). Er zijn praktisch geen dergelijke lichamen in het leven. Platte zwarte oppervlakken naderen echter de A. Ch. T. Straling van lichtlichamen is relatief zwak.
Er is een emissiviteitsfactor geïntroduceerd om rekening te houden met de afwijking van de idealiteit van velenhoeveelheid s.t. in de juiste component van de uitdrukking die de wet van Stefan-Boltzmann uitlegt. De emissiviteitsindex is gelijk aan een waarde kleiner dan één. Een plat zwart oppervlak kan deze coëfficiënt tot 0,98 brengen, terwijl een metalen spiegel niet groter zal zijn dan 0,05. Daarom zijn de absorpties hoog voor zwarte lichamen en laag voor spiegelende lichamen.
Over het grijze lichaam (s.t.)
Bij warmteoverdracht wordt vaak gesproken over een term als een grijs lichaam. Dit object is een lichaam met een absorptiecoëfficiënt van het spectra altype van elektromagnetische straling van minder dan één, die niet is gebaseerd op de golflengte (frequentie).
Emissie van warmte is hetzelfde volgens de spectrale samenstelling van de straling van een zwart lichaam met dezelfde temperatuur. Een grijze body verschilt van een zwarte door een lagere indicator van energiecompatibiliteit. Tot het spectrale zwartheidsniveau van s.t. golflengte wordt niet beïnvloed. In zichtbaar licht bevinden roet, kolen en platinapoeder (zwart) zich dicht bij het grijze lichaam.
Toepassingsgebieden van kennis van warmteoverdracht
Er wordt voortdurend warmte om ons heen uitgestoten. In woon- en kantoorgebouwen kun je vaak elektrische kachels vinden die zich bezighouden met warmtestraling, en we zien het in de vorm van een roodachtige gloed van een spiraal - dergelijke warmte behoort tot het zichtbare, het "staat" aan de rand van de infrarood spectrum.
Het verwarmen van de kamer is in feite bezig met een onzichtbare component van infraroodstraling. Nachtzichtapparaat is van toepassingeen bron van warmtestraling en ontvangers die gevoelig zijn voor infraroodstraling, waardoor je goed kunt navigeren in het donker.
Zonne-energie
De zon is met recht de krachtigste uitstoter van energie van thermische aard. Het verwarmt onze planeet vanaf een afstand van honderdvijftig miljoen kilometer. De intensiteit van zonnestraling, die gedurende vele jaren en door verschillende stations in verschillende delen van de aarde wordt geregistreerd, komt overeen met ongeveer 1,37 W/m2.
Het is de energie van de zon die de bron van het leven op planeet Aarde is. Momenteel zijn veel geesten druk bezig met het vinden van de meest effectieve manier om het te gebruiken. Nu kennen we zonnepanelen die woongebouwen kunnen verwarmen en energie kunnen leveren voor de dagelijkse behoeften.
Tot slot
Samenvattend, de lezer kan nu stralingswarmteoverdracht definiëren. Beschrijf dit fenomeen in het leven en de natuur. Stralingsenergie is het belangrijkste kenmerk van de uitgezonden energiegolf in een dergelijk fenomeen, en de vermelde formules laten zien hoe deze te berekenen. In de algemene positie gehoorzaamt het proces zelf aan de wet van Stefan-Boltzmann en kan het drie vormen hebben, afhankelijk van zijn aard: de flux van invallende straling, straling van zijn eigen type en gereflecteerd, geabsorbeerd en doorgelaten.
