para sa laminar mode

T
talahanayan 6

T (46)thermal at pisikal na mga parameter ng tuyong hangin

sa presyon na 101.3 10³ Pa

para sa magulong mode

saan λ m– thermal conductivity ng gas, para sa hangin ang halaga ay maaaring mapili mula sa talahanayan. 6; N i- koepisyent na isinasaalang-alang ang oryentasyon ng ibabaw ng katawan:

8. Tukuyin ang thermal conductivity σ sa pagitan ng ibabaw ng pabahay at

O kapaligiran:

saan S n, S V, S b - mga lugar ng mas mababang, itaas at gilid na ibabaw ng block body, ayon sa pagkakabanggit;

S n = S sa = L 1 · L 2 ;S b = 2 L 3 (L 1 +L 2).

Para sa mas mahusay na pag-alis ng init, ang mga bloke ng IVEP na may mga palikpik na ibabaw ay kadalasang ginagamit. Kung ang taga-disenyo ay nakatalaga sa pagsasagawa ng isang thermal kalkulasyon para sa ganitong uri ng pangalawang power supply unit, pagkatapos ay kailangan din niyang matukoy ang epektibong heat transfer coefficient α ng finned i ika ibabaw, na nakasalalay sa disenyo ng mga palikpik at sobrang pag-init ng kamag-anak ng pabahay kapaligiran. Ang α ef i ay tinutukoy sa parehong paraan tulad ng pagkalkula ng mga radiator (tingnan ang pagkalkula ng mga radiator, talata 5.5).

Matapos matukoy ang epektibong heat transfer coefficient α eff i, magpatuloy sa pagkalkula ng thermal conductivity ng buong katawan σ k, na binubuo ng kabuuan ng mga unfinned conductivity σ sa 0 at may palikpik σ k p ibabaw:

G
de σ sa 0 ay kinakalkula gamit ang formula (47), ngunit hindi isinasaalang-alang ang ribed ibabaw;

G
de S ang pi ay ang lugar ng base ng ribed surface; N i ay isang koepisyent na isinasaalang-alang ang oryentasyon ng ibabaw na ito.

9. Kinakalkula namin ang overheating ng pabahay ng IVEP unit sa pangalawang approximation θ k0:

G
de SA KP - koepisyent depende sa pagbubutas ng block body SA P; SAН1 - koepisyent na isinasaalang-alang ang ambient atmospheric pressure.

Isang graph kung saan maaari mong matukoy ang koepisyent SA H1, ipinapakita sa Fig. 9, at ang koepisyent SA CP sa Fig. 14.

Ang koepisyent ng perforation ay tinutukoy ng (11) - (13), at ng graph na ipinapakita sa Fig. 8.

10. Tukuyin ang error sa pagkalkula:

E
Kung δ ≤ 0.1, kung gayon ang pagkalkula ay maaaring ituring na kumpleto. Kung hindi, dapat mong ulitin ang pagkalkula ng temperatura ng pabahay ng pangalawang supply ng kuryente para sa ibang halaga θ k, inayos sa gilid θ sa 0.

11. Kalkulahin ang temperatura ng block body:

N
at nakumpleto nito ang unang yugto ng pagkalkula ng thermal regime ng IVEP unit.

Stage 2. Pagpapasiya ng average na temperatura ng ibabaw ng heated zone.

1. Kalkulahin ang tiyak na kondisyon kapal ng ibabaw q mula sa heated zone ng block ayon sa formula (19).

2. Mula sa graph sa Fig. 7 nakita namin, bilang isang unang approximation, ang sobrang pag-init ng heated zone θ h na may kaugnayan sa temperatura na nakapalibot sa kapaligiran ng bloke.

3. Tinutukoy namin ang mga coefficient ng heat exchange sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng lower α zl, upper α zl at side α zl surface ng heated zone at ng housing:

saan ε P i – pinababang antas ng emissivity i ika ibabaw ng heated zone at pabahay:

ε z ako at S h
i – antas ng emissivity at lugar i ika ibabaw ng heated zone.

R ay. 15

4. Para sa pagtukoy ng temperatura t m = ( t k + t 0 +θ h)/2 at pagtukoy ng laki h nakita namin ang Grashof number Gr hi at Prandtl number Pr (formula (43) at Table 6).

5. Kinakalkula namin ang mga coefficient ng convective heat exchange sa pagitan ng heated zone at ng katawan para sa bawat ibabaw;

para sa ilalim na ibabaw

para sa itaas na ibabaw

d para sa gilid na ibabaw

6. Tinutukoy namin ang thermal conductivity σ зк sa pagitan ng heated zone at ng housing:

G
de SAσ - koepisyent na isinasaalang-alang ang conductive heat transfer:

σ – ang tiyak na thermal transfer mula sa mga module patungo sa block body ay depende sa puwersa ng pagpindot sa katawan (Larawan 15); sa kawalan ng presyon σ = 240 W/(m 2 K); Sλ – contact area ng module frame na may block body.

Talahanayan 7

Thermophysical na mga katangian ng mga materyales

7. Kalkulahin ang pag-init ng heated zone θ z0 sa pangalawang pagtatantya:

G
de K w – tinutukoy ayon sa graph na ipinapakita sa Fig. 11; K n2 - tinutukoy ayon sa graph (Larawan 10).

8. Tukuyin ang error sa pagkalkula

E
kung δ< 0,1, то расчет окончен. При δ ≥ 0,1 следует повторить расчет для скорректированного значенияθ h.

9. Kalkulahin ang temperatura ng heated zone

E
Hakbang 3. Pagkalkula ng temperatura sa ibabaw ng bahagi na kasama sa circuit ng IVEP

Ipinakita namin ang pagkakasunud-sunod ng mga kalkulasyon na kinakailangan upang matukoy ang temperatura ng pabahay ng sangkap na naka-install sa module ng unang antas ng disaggregation.

1. Tukuyin ang katumbas na thermal conductivity coefficient ng module kung saan matatagpuan ang bahagi, halimbawa isang microcircuit, para sa mga sumusunod na opsyon:

sa kawalan ng thermal busbars λ eq = λ P, kung saan ang λ P ay ang thermal conductivity ng board base material;

sa pagkakaroon ng mga gulong na nagdadala ng init

G de λ w - thermal conductivity ng materyal ng heat-conducting gulong; V P - dami naka-print na circuit board isinasaalang-alang ang dami ng mga gulong na nagdadala ng init; V w - dami ng mga thermal busbar sa naka-print na circuit board; A– surface fill factor ng module board na may thermal busbars:

G
de S w – kabuuang lugar na inookupahan ng mga thermal busbar sa naka-print na circuit board.

Sa mesa Ipinapakita ng Figure 7 ang thermophysical parameters ng ilang materyales.

2. Tukuyin ang katumbas na radius ng microcircuit body:

G
de S o IC – microcircuit base area.

3. Kalkulahin ang propagation coefficient daloy ng init:

G
de α 1 at α 2 - mga koepisyent ng paglipat ng init sa una at pangalawang panig ng naka-print na circuit board; para sa natural na pagpapalitan ng init

δ P
– kapal ng module na naka-print na circuit board.

4. Tinutukoy namin ang nais na overheating ng ibabaw ng microcircuit body:

saan SA At M– ang mga karaniwang halaga na ipinakilala upang gawing simple ang form ng pag-record: na may isang panig na pag-aayos ng mga microcircuit housing sa isang naka-print na circuit board SA= 8.5π R 2 VT/K, M= 2; na may dalawang panig na pag-aayos ng mga pabahay SA= 0,M= 1;SA– empirical coefficient: para sa mga pakete ng microcircuit, ang gitna nito ay matatagpuan sa layo na mas mababa sa 3 mula sa mga dulo ng naka-print na circuit board R,SA= 1.14; para sa mga pakete ng microcircuit, ang gitna nito ay matatagpuan sa layo na higit sa 3 mula sa mga dulo ng naka-print na circuit board R,SA= 1;SAα - koepisyent ng paglipat ng init mula sa mga pakete ng microcircuit ay tinutukoy ayon sa graph na ipinapakita sa Fig. 16; SA 1 at SA 0 - binagong mga function ng Bessel; N - numero i-x microcircuit housing na matatagpuan sa layo na hindi hihigit sa 10/ m, iyon ay r ako ≤ 10 m; Δ t c – average volumetric superheat ng hangin sa block:

Q
ims i – nawala ang kapangyarihan i ika microcircuit; S ims i – kabuuang lugar sa ibabaw i ika microcircuit;

5. Tukuyin ang temperatura ng ibabaw ng microcircuit body:

P
Ang algorithm sa itaas para sa pagkalkula ng temperatura ng microcircuit ay maaaring ilapat sa anumang iba pang discrete component na kasama sa pangalawang power supply unit. Sa kasong ito, ang discrete component ay maaaring ituring tulad ng isang microcircuit na may lokal na pinagmumulan ng init sa plato, at ang mga kaukulang halaga ng mga geometric na parameter ay maaaring ipasok sa mga equation (60) - (63).

Ang density ng heat flux sa panahon ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng gas at solid na ibabaw ay kinakalkula ng formula:

nasaan ang black body emissivity;

Temperatura sa dingding (shell), K;

e pr - pinababang antas ng emissivity ng materyal sa ibabaw ng tambutso;

e g - antas ng kadiliman pinaghalong gas;

Nabawasan sa temperatura ng dingding.

Ang pinababang antas ng emissivity ay kinakalkula ng formula:

kung saan ang ec ay ang antas ng emissivity ng materyal sa dingding (kinuha mula sa mga talahanayan).

Pagpapasiya ng antas ng itim ng gas

Ang antas ng itim ng pinaghalong gas ay kinakalkula ng formula:

saan- salik ng pagwawasto, isinasaalang-alang ang non-subordination ng water vapor radiation sa batas ng Bouguer-Beer;

Isang pagwawasto na isinasaalang-alang ang mutual absorption ng CO2 at H2O kapag ang mga radiation band ay nag-tutugma (kadalasan, samakatuwid, maaari itong mapabayaan sa mga kalkulasyon ng engineering).

Ang antas ng emissivity at ang kapasidad ng pagsipsip ng mga bahagi ng pinaghalong gas ay tinutukoy:

1) Paggamit ng nomograms.

Degree ng itim ng gas

Ang mga halaga sa kasong ito ay kinuha mula sa mga nomogram depende sa temperatura ng gas at ang produkto ng bahagyang presyon ng gas at ang average na haba ng landas ng beam.

P - presyon ng gas, atm;

Average na temperatura gas, ?C;

Epektibong kapal ng radiating layer, m;

Ang V ay ang halaga ng radiating volume ng gas, m3;

Fc - lugar ng ibabaw ng shell, m2;

- salik ng pagwawasto.

Salik sa pagwawasto c ay matatagpuan din sa mga graph depende sa (pH2O l) at pH2O.

Ang kapasidad ng pagsipsip ng pinaghalong gas ay kinakalkula ng formula

(3.3)

Dahil ang halaga ng kapasidad ng pagsipsip ay nakasalalay sa temperatura ng dingding, ang mga halaga sa kasong ito ay kinuha din mula sa mga nomogram depende sa temperatura ng dingding at ang produkto ng bahagyang presyon ng gas at ang average na haba ng landas ng beam.

2) Paggamit ng mga analytical formula.

Degree ng kadiliman ay matatagpuan sa sumusunod na pormula

k - ang kabuuang attenuation coefficient ng mga sinag sa pinaghalong, na tinutukoy ng empirical formula

Upang mahanap ang antas ng emissivity, ang halaga ay pinapalitan sa nakaraang formula para sa pagtukoy ng attenuation coefficient ganap na temperatura gas

Ang pagsipsip ay matatagpuan gamit ang sumusunod na formula

saan ang kabuuang attenuation coefficient;

upang mahanap ang kapasidad ng pagsipsip, ginagamit ang ganap na halaga ng temperatura nki.

Halimbawa ng pagkalkula

Kalkulahin ang density ng heat flux dahil sa radiation mula sa mga tambutso na gas sa ibabaw ng tambutso na may cross section na A x B = 500 x 1000 mm. Komposisyon ng gas: nilalaman ng CO2=10%; Nilalaman ng H2O=5%; kabuuang presyon ng gas P = 98.1 kPa (1 atm). Ang average na temperatura ng gas sa gas duct ay tg = 6500C. Average na temperatura ng ibabaw ng tambutso = 4000C. Ang tambutso ay gawa sa tanso.

1. Kalkulahin ang heat flux density dahil sa radiation gamit ang nomograms.

nasaan ang black body emissivity.

Itim na antas ng tanso ayon sa reference data;

Nabawasan ang antas ng emissivity ng ibabaw ng tambutso; ;

Epektibong kapal ng radiating layer

Bahagyang presyon ng mga bahagi

Dami fraction ng H2O at CO2 sa gas;

PCO2. = 0.1. 60 = 6 cm.atm.

PH2O. = 0.05. 60 = 3 cm.atm.

Isang salik sa pagwawasto na isinasaalang-alang ang hindi pag-subordinate ng pag-uugali ng singaw ng tubig sa batas ng Bouguer-Beer;

mula sa iskedyul.

Ayon sa nomograms at temperatura tg = 6500C

Degree ng itim ng gas

Ayon sa nomograms at temperatura tс = 400 0С

Kapasidad ng pagsipsip ng gas

Nagreresulta sa heat flux

2. Kinakalkula namin ang density ng heat flux dahil sa radiation gamit ang mga formula.

Kabuuang mga coefficient ng pagpapalambing

Degree ng itim ng gas

Kapasidad ng pagsipsip ng gas

Nagreresulta sa heat flux

Tandaan: ang mga resulta ng mga kalkulasyon ng antas ng emissivity at absorptivity ng gas sa pamamagitan ng dalawang pamamaraan ay dapat na malapit sa bawat isa.

kanin. 3.1.

kanin. 3.2. Degree ng kadiliman depende sa temperatura para sa H2O

kanin. 3.3. Mga halaga ng pagwawasto sa, isinasaalang-alang ang impluwensya ng bahagyang presyon ng H2O sa antas ng emissivity

Thermal na pagkalkula ng economizer (halimbawa ng pagkalkula)

Coil economizer steam boiler idinisenyo upang magpainit ng tubig sa feed sa dami ng G2 mula sa temperatura t2" hanggang t2". Thermal conductivity coefficient materyal sa dingding l. Ang average na bilis ng paggalaw ng tubig ay 2.

Mga flue gas (13% CO2 at 11% H2O) ilipat mula sa itaas hanggang sa ibaba sa annulus na may average na bilis sa isang makitid na seksyon ng tube bundle sch1. Daloy ng gas G1. Ang temperatura ng mga gas sa pumapasok sa economizer t1", sa outlet t1". gilid, ang ibabaw ng mga tubo ay natatakpan ng isang layer ng soot kapal ds, na may sa mga gilid ng tubig - na may isang layer ng scale isang araw makapal ay: para sa soot hp = 0.07 - 0.12 W/m deg. , para sa sukat ln = 0.7 - 2.3 W/m deg.

1. Tukuyin ang diameter ng pipe, isinasaalang-alang ang kontaminasyon nito na may sukat mula sa sa loob at uling mula sa labas:

2. Equation ng balanse ng init

Ipagpalagay na ang pagkawala ng init sa haba ng economizer ay katumbas ng 0, isinusulat namin ang equation ng balanse ng init:

Average na temperatura ng tubig:

Sa temperaturang ito, tinutukoy namin ang kapasidad ng init ng tubig > Cр2 = 4.3 kJ/kg g

Tinutukoy namin ang pagkarga ng init ng heat exchanger (batay sa coolant kung saan nakatakda ang dalawang temperatura)

Kinukuha namin ang humigit-kumulang na kapasidad ng init ng mga flue gas na Ср1 at kinakalkula ang temperatura ng mga gas sa labasan

Average na temperatura ng flue gas:

3. Pagpapasiya ng average na pagkakaiba sa temperatura

Mga pagkakaiba sa temperatura:

Tandaan: kung ang tb tm 1.5, ang arithmetic mean na halaga ng pagkakaiba ng temperatura ay tinutukoy.

4. Pagkalkula ng koepisyent ng paglipat ng init mula sa dingding patungo sa tubig Mga parameter ng Thermophysical ng tubig sa temperatura

ang mga sumusunod:

Reynolds number para sa tubig:

Magulo ang daloy ng rehimen

Numero ng Nusselt:

Dahil hindi alam ang temperatura ng pader, kinukuha namin bilang unang pagtatantya

Ang koepisyent ng paglipat ng init mula sa dingding patungo sa tubig

5. Pagkalkula ng koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng kombeksyon mula sa mga gas ng tambutso patungo sa dingding

Layunin ng gawain

Pamilyar sa pamamaraan ng pagsasagawa ng mga eksperimento upang matukoy ang antas ng kadiliman ng ibabaw ng katawan.

Pag-unlad ng mga kasanayan sa eksperimento.

Mag-ehersisyo

Tukuyin ang antas ng emissivity ε at ang emissivity mula sa mga ibabaw ng 2 iba't ibang materyales(pinintahang tanso at pinakintab na bakal).

Itatag ang dependence ng pagbabago sa antas ng emissivity sa temperatura sa ibabaw.

Ihambing ang mga halaga ng kadiliman ng pininturahan na tanso at pinakintab na bakal sa bawat isa.

Teoretikal na panimula

Ang thermal radiation ay ang proseso ng paglilipat ng thermal energy sa pamamagitan ng electromagnetic waves. Ang dami ng init na inililipat ng radyasyon ay nakasalalay sa mga katangian ng nag-iilaw na katawan at temperatura nito at hindi nakadepende sa temperatura ng mga nakapalibot na katawan.

Sa pangkalahatan, ang insidente ng heat flux sa isang katawan ay bahagyang nasisipsip, bahagyang nasasalamin, at bahagyang dumadaan sa katawan (Fig. 1.1).

kanin. 1.1. Diagram ng pamamahagi ng nagliliwanag na enerhiya

(2)

saan - insidente ng heat flux sa katawan,

- ang dami ng init na hinihigop ng katawan,

- ang dami ng init na sinasalamin ng katawan,

- ang dami ng init na dumadaan sa katawan.

Hinahati namin ang kanan at kaliwang bahagi sa pamamagitan ng daloy ng init:

Dami
ay tinatawag ayon sa pagkakabanggit: absorption, reflectance at transmittance ng katawan.

Kung
, Iyon
, ibig sabihin. ang buong insidente ng heat flux sa katawan ay sinisipsip. Ang nasabing katawan ay tinatawag ganap na itim .

Mga katawan na mayroon
,
mga. ang buong insidente ng heat flux sa isang katawan ay makikita mula rito, na tinatawag na puti . Bukod dito, kung ang pagmuni-muni mula sa ibabaw ay sumusunod sa mga batas ng optika, ang katawan ay tinatawag nakasalamin – kung diffuse ang reflection – ganap na puti .

Mga katawan na mayroon
,
mga. ang buong insidente ng heat flux sa isang katawan na dumaraan dito ay tinatawag diathermic o ganap na transparent .

Ang mga ganap na katawan ay hindi umiiral sa kalikasan, ngunit ang konsepto ng naturang mga katawan ay lubhang kapaki-pakinabang, lalo na tungkol sa isang ganap na itim na katawan, dahil ang mga batas na namamahala sa radiation nito ay lalong simple, dahil walang radiation na makikita mula sa ibabaw nito.

Bilang karagdagan, ang konsepto ng isang ganap na itim na katawan ay ginagawang posible upang patunayan na sa kalikasan ay walang mga katawan na naglalabas ng higit na init kaysa sa mga itim.

Halimbawa, alinsunod sa batas ni Kirchhoff, ang ratio ng emissivity ng isang katawan at ang kapasidad ng pagsipsip nito ay pareho para sa lahat ng mga katawan at nakasalalay lamang sa temperatura, para sa lahat ng mga katawan, kabilang ang ganap na itim, sa isang naibigay na temperatura:

(3)

Dahil ang kapasidad ng pagsipsip ng isang ganap na itim na katawan
A At atbp. ay palaging mas mababa sa 1, pagkatapos ay mula sa batas ni Kirchhoff sumusunod na ang pinakamataas na emissivity may ganap na itim na katawan. Dahil walang ganap na itim na katawan sa kalikasan, ang konsepto ng isang kulay-abo na katawan ay ipinakilala, ang antas ng kadiliman nito ε, na kung saan ay ang ratio ng emissivity ng isang kulay-abo at isang ganap na itim na katawan:

Ang pagsunod sa batas ni Kirchhoff at isinasaalang-alang iyon
maaaring isulat
saan
mga . ang antas ng kadiliman ay nagpapakilala sa parehong relatibong emissivity at kapasidad ng pagsipsip ng katawan . Ang pangunahing batas ng radiation, na sumasalamin sa pagtitiwala sa intensity ng radiation
na may kaugnayan sa wavelength range na ito (monochromatic radiation) ay ang batas ni Planck.

(4)

saan - haba ng daluyong, [m];

;

At ay ang una at pangalawang Planck constants.

Sa Fig. 1.2 ang equation na ito ay ipinakita sa grapiko.

kanin. 1.2. Graphical na representasyon ng batas ni Planck

Tulad ng makikita mula sa graph, ang isang ganap na itim na katawan ay naglalabas ng radiation sa anumang temperatura sa isang malawak na hanay ng mga wavelength. Sa pagtaas ng temperatura, ang maximum na intensity ng radiation ay lumilipat patungo sa mas maikling mga alon. Ang kababalaghang ito ay inilalarawan ng batas ni Wien:

saan
- wavelength na tumutugma sa maximum na intensity ng radiation.

Sa mga halaga
Sa halip na batas ni Planck, maaaring ilapat ng isa ang batas ng Rayleigh-Jeans, na tinatawag ding "batas ng long-wave radiation":

(6)

Ang intensity ng radiation na nauugnay sa buong hanay ng wavelength mula sa
sa
(integral radiation), maaaring matukoy mula sa batas ng Planck sa pamamagitan ng pagsasama:

nasaan ang black body emissivity. Ang ekspresyon ay tinatawag na batas Stefan-Boltzmann, na itinatag ni Boltzmann. Para sa mga kulay abong katawan, ang batas ng Stefan-Boltzmann ay nakasulat bilang:

(8)

- emissivity ng kulay abong katawan. Ang paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng dalawang ibabaw ay tinutukoy batay sa batas ng Stefan-Boltzmann at may anyo:

(9)

Kung
, pagkatapos ay ang pinababang antas ng emissivity ay magiging katumbas ng antas ng emissivity ng ibabaw , ibig sabihin.
. Ang sitwasyong ito ay bumubuo ng batayan ng pamamaraan para sa pagtukoy ng emissivity at antas ng kadiliman ng mga kulay abong katawan na may hindi gaanong sukat kumpara sa mga katawan na nagpapalitan ng nagliliwanag na enerhiya sa bawat isa.

(10)

(11)

Tulad ng makikita mula sa formula, ang pagpapasiya ng antas ng emissivity at emissivity SA kailangang malaman ng kulay abong katawan ang temperatura sa ibabaw katawan na sinusuri, temperatura kapaligiran at nagliliwanag na init na pagkilos ng bagay mula sa ibabaw ng katawan
. Mga temperatura At masusukat sa mga kilalang pamamaraan. At ang radiant heat flux ay tinutukoy mula sa mga sumusunod na pagsasaalang-alang.

Ang init ay kumakalat mula sa ibabaw ng mga katawan patungo sa nakapalibot na espasyo sa pamamagitan ng radiation at heat transfer sa panahon ng libreng convection. Buong daloy mula sa ibabaw ng katawan ay magiging katumbas ng:

, saan
;

- convective na bahagi ng daloy ng init, na maaaring matukoy ayon sa batas ng Newton-Richmann:

(12)

Sa turn, ang heat transfer coefficient maaaring matukoy mula sa expression:

(13)

Ang pagtukoy ng temperatura sa mga ekspresyong ito ay ang temperatura ng hangganan ng layer:

kanin. 2 Scheme ng experimental setup

Alamat:

B - lumipat;

P1, P2 - mga regulator ng boltahe;

PW1, PW2 – power meter (wattmeters);

NE1, NE2 - mga elemento ng pag-init;

IT1, IT2 - mga metro ng temperatura;

T1, T2, atbp. - mga thermocouple.

Radiation mga solido ay mababaw, at ang radiation ng mga gas ay volumetric.

Ang paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng dalawang flat parallel gray na ibabaw ng mga solid na may temperatura T 0 1 abs at T 0 2 abs (T 1 > T 2) ay kinakalkula ng formula

C pr - pinababang emissivity;

C 1 - emissivity ng ibabaw ng unang katawan;

C 2 - emissivity ng ibabaw ng pangalawang katawan;

C s = 4.9 kcal/m 2 oras deg 1 - black body emissivity.

Sa mga praktikal na kalkulasyon, mas maginhawang gamitin ang tinatawag na antas ng emissivity

=.

Nabawasan ang emissivity

Sa kaso kapag ang unang katawan na may ibabaw F 1 mula sa lahat

mga gilid na napapalibutan ng ibabaw F 2 ng pangalawang katawan, ang dami ng init na inilipat ay tinutukoy ng formula

Ang pinababang emissivity at ang pinababang antas ng emissivity ay tinutukoy ng mga formula

Sa kaso kapag ang F 2 >F 1, i.e.

C pr = C 1 at pr = 1 .

Upang mabawasan ang pagkawala ng init dahil sa radiation, ginagamit ang tinatawag na mga screen. Ang screen ay isang manipis na pader na sheet na sumasakop sa radiating surface at matatagpuan sa isang maikling distansya mula sa huli. Sa unang pagtatantya, convective heat transfer through agwat ng hangin sa pagitan ng screen at ng radiating surface ay hindi isinasaalang-alang. Gayundin, ang thermal resistance ng dingding ng screen mismo ay palaging napapabayaan, i.e. ang mga temperatura sa mga ibabaw nito ay itinuturing na pareho.

Para sa mga flat parallel screen, ang formula para sa paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation ay ginagamit kasama ng kapalit ang tinatawag na katumbas na antas ng emissivity

saan 12 ,23, atbp. - tinutukoy ng formula para sa pr, ang pinababang antas ng emissivity sa panahon ng pagpapalitan ng init sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng 1st at 2nd surface, sa pagitan ng 2nd at 3rd surface, atbp.

Kapag shielding cylindrical katawan (pipe), ang katumbas na antas ng emissivity

Ang dami ng init na inilipat Q ay kinakalkula ng formula

Radiation ng mga gas

Ang mga nag-iilaw na gas ay triatomic at polyatomic na mga gas. Ang radyasyon ay ang pinakamalaking praktikal na interes

CO 2 at H 2 O.

Ang paglabas ng mga gas ay pumipili at depende sa laki at hugis ng dami ng gas.

Ang dami ng init na inilipat ng radiation mula sa dami ng gas, ang mga bahagi nito ay CO 2 at H 2 O, sa nakapalibot na shell, na may mga katangian ng isang kulay-abo na katawan, ay tinutukoy ng formula

kung saan ang T gas ay ang ganap na temperatura ng radiating gas volume;

T st - ganap na temperatura ng nakapalibot na shell;

= 0,5 (+ 1) - epektibong antas ng emissivity ng shell (sa mula 0.8 hanggang 1.0);

=
+
- antas ng itim ng gas, na tinutukoy mula sa mga graph sa Fig. 85 at 86 para sa average na temperatura ng gas;

- antas ng emissivity ng gas, tinutukoy ayon sa parehong mga graph, ngunit ayon sa temperatura t st ng shell;

β-correction para sa bahagyang presyon ng singaw ng tubig, na tinutukoy mula sa graph sa Fig. 87.

Itim na antas ng carbon dioxide
at singaw ng tubig
depende sa temperatura ng dami ng gas at sa epektibong kapal ng radiating layer ps, kung saan ang p ata ay ang partial pressure ng radiating component at ang sm ay ang pinababang haba ng beam.

Ang pinababang haba ng sinag ay maaaring tinatayang matukoy ng formula

kung saan ang Vm 3 ay ang volume na puno ng radiating gas (radiating volume);

Fm 2 - ibabaw ng shell.

Para sa ilang mga espesyal na kaso, ang pinababang haba ng beam ay tinutukoy ng mga sumusunod na formula:

para sa dami ng gas sa interpipe space (s 1 - longitudinal pitch, i.e. ang distansya sa pagitan ng mga axes ng pipe sa isang hilera; s 2 - transverse pitch, i.e. ang pitch sa pagitan ng mga row; d - pipe diameter)

para sa isang plane-parallel na layer ng gas na walang katapusang lawak at kapal

s= 1.8 ;

para sa diameter ng silindro d

Minsan ang konsepto ng heat transfer coefficient sa pamamagitan ng radiation α l kcal/m 2 oras deg ay ipinakilala. Ang koepisyent na ito ay tinutukoy ng formula

Halimbawa. Tukuyin ang dami ng init na inilipat ng radiation mula sa isang pinainit na steel plate, ang temperatura sa ibabaw na kung saan ay t 1 = 1027 ° C, sa isa pang katulad na plato, ang temperatura sa ibabaw na kung saan ay t 2 = 27 ° C, na matatagpuan kahanay sa una .

Solusyon Mula sa Appendix 20 nakita natin ang antas ng emissivity ng steel plate (oxidized):
. Tinutukoy namin ang ibinigay

antas ng emissivity ayon sa formula

Dami ng init na inilipat

Halimbawa. Ang isang pipeline ng bakal na singaw na may diameter na 300 mm, ang temperatura ng panlabas na dingding kung saan t 1 = 300 ° C, ay inilalagay sa silid. Upang mabawasan ang pagkawala ng init, ang linya ng singaw ay natatakpan ng double cylindrical casing (screen). Ang unang pambalot na may diameter na 320 mm ay gawa sa manipis na mga sheet ng bakal ( = 0.82), ang pangalawang pambalot na may diameter na 340 mm ay gawa sa manipis na mga sheet ng aluminyo ( = 0.055). Tukuyin ang pagkawala ng init bawat 1 linear. m ng hubad at shielded steam pipe, pati na rin ang temperatura ng aluminum casing. Pabayaan ang convective heat transfer. Ang temperatura ng silid ay 25°C.

Solusyon. Tukuyin natin ang pagkawala ng init sa pamamagitan ng hubad na steam pipeline, sa pag-aakalang ang ibabaw ng steam pipeline F 1 ay maraming beses na mas maliit kaysa sa ibabaw ng mga dingding ng silid F 4 . Sa F 1<

pr = 1 = 0.80

(para sa oxidized steel).

Ayon sa formula

Ngayon, alamin natin ang pagkawala ng init sa pagkakaroon ng mga screen. Tinutukoy namin ang pinababang emissivity coefficient:

Katumbas na emissivity

Dami ng init na inililipat ng radiation

Kaya, bilang resulta ng pag-install ng mga screen, nabawasan ang pagkawala ng init ng

Upang matukoy ang temperatura ng isang aluminyo sheet, lumikha kami ng equation

Ang paglutas ng equation na ito, nakita namin

Halimbawa. Ang isang thermocouple ay ginagamit upang sukatin ang temperatura ng mainit na hangin na dumadaloy sa channel. Sa pagitan ng thermocouple junction at ng mga channel wall (Fig. 88), nagaganap ang radiant heat exchange, na nakakasira ng thermocouple readings. Upang mabawasan ang error kapag nagsusukat ng temperatura, ang thermocouple ay sarado gamit ang screen tube 1. Hanapin ang aktwal na temperatura ng daloy ng hangin kung ang thermocouple ay nagpapakita ng temperatura t = 200° C. Ang temperatura ng panloob na dingding ng channel t st = 100 ° C. Ang antas ng emissivity ng screen at ang thermocouple junction ay pareho at katumbas ng 0.8. Ang koepisyent ng paglipat ng init mula sa hangin patungo sa thermocouple junction ay α = 40 kcal/m 2 oras deg, at sa ibabaw ng screen α = 10 kcal/m 2 oras deg.

Solusyon

(nais) temperatura ng hangin t sa.

Ang temperatura ay tinutukoy ng

thermocouple, ay ang temperatura

kanyang solda t.

Gumawa tayo ng equation para sa thermal balance ng thermocouple junction. Ang dami ng init na natanggap ng junction dahil sa convection ay katumbas ng

at ang dami ng init na ibinibigay ng radiation mula sa surface F ng junction hanggang sa surface F ng screen tube na nakapalibot sa thermocouple junction ay

kung saan ang T ay ang ganap na temperatura ng panloob na ibabaw ng screen tube.

Isinasaalang-alang na F e >>F, nakukuha namin
.

Sa nakatigil na mode, ang balanse ng init para sa thermocouple junction ay ipapahayag ng equation

Ngayon gumawa tayo ng balanse ng init para sa screen tube, na pinababayaan ang thermal resistance ng tube mismo. Pagdating ng init dahil sa convection

Ang init na nakuha dahil sa radiation mula sa thermocouple junction ay malinaw na katumbas ng init

na, naman, ay katumbas ng

Pagkonsumo ng init dahil sa radiation mula sa panlabas na ibabaw ng screen tube hanggang sa nakapalibot na mga pader ng channel

at simula noong sa kasong ito F st >>F e, pagkatapos
. Kaya, ang thermal balanse ng screen tube ay ipinahayag ng equation

Karaniwan sa equation na ito ang unang termino sa kaliwa ay napapabayaan.

mga bahagi (dahil sa F e >>F). Pagkatapos

Ang pinagsamang solusyon ng mga equation ay nagpapahintulot sa amin na matukoy ang kinakailangan

Temperatura t in

Nilulutas namin ang mga nagresultang equation sa graphically, pagkalkula mula sa kanila

Temperatura t sa depende sa t. Tinutukoy ng intersection point ng kaukulang mga kurba (Fig. 89) ang temperatura sa:

Error sa pagtukoy ng temperatura gamit ang thermocouple

Halimbawa. Tukuyin ang dami ng init na inililipat ng radiation sa mga bakal na tubo na matatagpuan sa tambutso ng isang water-tube steam boiler. Ang bahagyang presyon ng carbon dioxide sa singaw ng tubig sa mga flue gas ay ayon sa pagkakabanggit p C O 2 = 0.15 ata at p H 2 O = 0.075 ata. O.D piped= 51 mm; ang kanilang mga paayon na hakbang 1 = 90 mm at nakahalang hakbang 2 = 70 mm. Temperatura ng gas

n
sa pasukan sa gas ductt / =1000 0 C, at sa exit mula sa gas ductt // =800 0 C. Sa labas ng temperatura

pare-pareho ang ibabaw ng tubo

at katumbas ng t st =230 0 C.

Solusyon

matukoy ang average na temperatura

daloy ng gas na tinatanggap natin

katumbas ng kinakalkula na temperatura t gas.

Katugmang epektibong kapal ng layer

Ayon sa mga graph sa Fig. Natagpuan namin ang 85 at 86

Pagwawasto β para sa bahagyang presyon ng singaw ng tubig (ayon sa Fig. 87) β = 1.06.

Ayon sa formula

Radiation heat transfer koepisyent

Halimbawa. Ang isang halo ng mga gas ay gumagalaw sa isang cylindrical steel pipe na may panloob na diameter d = 0.25 m. Average na temperatura ng gas gas = 1100 0 C. Bahagyang presyon ng carbon dioxide

= 0.45 ata. Temperatura sa dingding tst = 300 0 C. Tukuyin ang dami ng init na inililipat ng radiation sa bawat 1 linear meter. m mga tubo.

Solusyon: Pinababang haba ng beam

S=0.9d=0.9·0.25=0.225 m.

Epektibong kapal ng radiating layer

s
=0.225·0.45=0.101 m ata.

Ayon sa Fig. 85 ay tinutukoy sa t= 1100° C
=0.10: att= 300 0 C
= 0.095. Dahil walang singaw ng tubig sa pinaghalong, kung gayon gas = 0.10 at
= 0,095.

Ayon sa formula

Para sa 1 linear m

Mga gawain

453. Tukuyin ang dami ng init na pinalabas ng isang steel plate sa temperatura t 1 = 600 0 C sa isang brass sheet na may parehong laki sa temperatura t 2 = 27 0 C, na matatagpuan parallel sa plate. Tukuyin din ang koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation.

Sagot: q 12 = 5840 kcal/m 2 oras;

454. Nagaganap ang nagliliwanag na pagpapalitan ng init sa pagitan ng dalawang magkatulad na eroplano. Ibabaw na may temperatura t 1 =

600° C at antas ng kadiliman =0.64, naglalabas ng init sa dami

q 12 = 1000 kcal/m 2 oras. Tukuyin ang temperatura ng aluminyo na tumatanggap ng init na magaspang na ibabaw ( = 0,055).

Sagot: t 2 =390 0 C.

455. Tukuyin ang dami ng init q 12 kcal/m 2 oras na inilalabas ng ibabaw ng patag na pader patungo sa isa pang parallel na flat wall. Ang mga temperatura sa dingding ay ayon sa pagkakabanggit t 1 = 227 ° C at t 2 = 27 0 C. Ang pagpapasiya ay ginawa para sa apat na pagpipilian:

a) C 1 = C 2 = C s = 4.9 kcal/m 2 oras deg 4 (mga ganap na itim na ibabaw);

b) C 1 = C 2 = 4.3 kcal/m 2 oras deg 4 (matte steel surfaces);

c) C 1 = 4.3 kcal/m 2 oras deg 4 (matte steel surface),

C 2 = 0.3 kcal/m 2 oras deg 4 (tinplate);

d) C 1 = C 2 = 0.3 kcal/m 2 oras deg 4 (tinplate).

Sagot: a) q 12 =2660 kcal/m 2 oras; 6)q 12 =2080 kcal/m 2 oras;

c) q 12 = 160 kcal/m 2 oras; d)q 12 = 84 kcal/m 2 oras.

456. Ang isang bakal na tubo na may diameter na d = 200 mm at isang haba na 1 = 5 m ay matatagpuan sa isang brick room, ang lapad nito ay a = 8 m at taas h = 5 m Tukuyin ang pagkawala ng init sa pamamagitan ng radiation para sa pipe kung ang temperatura sa ibabaw ng pipe t 1 = 327 ° C, isang temperatura ng ibabaw ng mga dingding ng roomt 2 = 27 ° C.

Sagot: Q 12 =14950 kcal/oras.

457. Lutasin ang nakaraang problema sa kondisyon na a) bakal na tubo ay matatagpuan sa isang brick corridor na may cross-section na 2 x 1 m at b) isang steel pipe ay matatagpuan sa isang brick channel na may cross-section na 350 x 350 mm. Ang temperatura ng mga pader sa parehong mga kaso ay t 2 = 27° C. Ihambing ang mga resulta sa sagot sa nakaraang problema.

Sagot: a) Q 12 =14900 kcal/oras; b)Q 12 = 14500 kcal/oras.

458. Tukuyin ang pagkawala ng init dahil sa radiation sa pamamagitan ng isang linear na linya. m ng steel steam pipeline. Ang panlabas na diameter ng pipeline ng singaw ay d = 0.2 m, ang temperatura sa ibabaw nito t 1 = 310 0 C, at ang temperatura

ambient air t 2 = 50 0 C. Ihambing ang mga resulta ng solusyon sa sagot sa problema 442.

Sagot: q= 2575 kcal/linear. m oras; Ang pagkawala ng init dahil sa radiation ay 2.36 beses na mas malaki kaysa sa pagkawala ng init sa pamamagitan ng convective heat transfer.

459. Cast iron pinto ng pagkasunog laki 500 x 400 mm steam boiler ay may temperatura t 1 = 540 ° C ( = 0.64). Tukuyin ang dami ng radiated heat kung ang temperatura sa boiler room ay t 2 = 35° C. Tukuyin din ang heat transfer coefficient sa pamamagitan ng radiation.

Sagot: Q = 2680 kcal/oras; α l = 2b.5 kcal/m 2 oras deg.

460. Tukuyin ang paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng matte na bakal na parallel surface (tingnan ang problema 455 6), kung ang isang screen sa anyo ng isang manipis na steel sheet na may parehong emissivity ay inilagay sa pagitan ng mga ito.

Sagot: q 12 = 1040 kcal/m 2 oras.

461. Lutasin ang problema 460 sa kondisyon na ang isang screen na binubuo ng apat na manipis na bakal na sheet na may parehong emissivity ay inilagay sa pagitan ng mga ibabaw ng bakal.

Sagot: q 12 =416 kcal/m 2 oras.

462. Lutasin ang problema 455 6, sa kondisyon na ang isang tinplate screen ay inilagay sa pagitan ng mga ibabaw na bakal. Ihambing ang resulta ng solusyon sa sagot sa problema 455 6.

Sagot: q 12 =81 kcal/m 2 oras, ibig sabihin, ang dami ng init na inilipat ay bumababa ng humigit-kumulang 25 beses.

463. Lutasin ang problema 455 6, sa kondisyon na sa pagitan ng mga ibabaw na bakal ay mayroong isang screen na binubuo ng dalawang sheet ng tinplate.

Sagot: q 12 = 41.5 kcal/m 2 oras.

464. Ang furnace ng steam boiler ay puno ng flame torch na mayroong conditional temperature t 1 = 1000 0 C at conditional degree ng emissivity = 0.3. Tukuyin ang dami ng init na nailalabas sa butas ng tornilyo ng firebox, na isinara ng isang cast-iron na pinto ( = 0.78) pati na rin ang temperatura ng pinto mismo, kung ang temperatura sa boiler room ay t 2 = 30 0 C (ang pinto ng cast iron ay maaaring ituring bilang isang flat screen sa pagitan ng tanglaw at ng kapaligiran). Ang antas ng kadiliman ng kapaligiran ay ipinapalagay na 1.0.

Sagot: q = 25530 kcal/m 2 oras;

465. Lutasin ang nakaraang problema sa kondisyon na ang cast-iron na pinto ay nilagyan ng cast-iron reflector na matatagpuan sa gilid ng firebox (ang naturang reflector ay maaaring ituring bilang isang screen).

Sagot: q = 19890 kcal/m 2 oras;

466. Lutasin ang halimbawa sa pahina 225 sa kondisyon na ang thermocouple junction ay hindi protektado ng isang screen tube.

Sagot: t sa =230 0 C; ang error sa pagtukoy ng temperatura ay 13%.

467. Lutasin ang problema 458 sa kondisyon na ang steam pipeline ay napapalibutan ng screen na gawa sa sheet steel ( = 0.82). Diyametro ng screen d e = 0.3 m May hangin sa pagitan ng linya ng singaw at ng bakal na screen. Kapag tinutukoy ang pagkawala ng init dahil sa radiation, ang convective heat exchange sa pagitan ng screen at hangin ay hindi dapat isaalang-alang. Tukuyin din ang temperatura ng screen. Ihambing ang mga resulta sa sagot sa problema 458. Sagot: q= 1458 kcal/linear. m oras;t e =199° C.

468. Lutasin ang nakaraang problema na isinasaalang-alang ang convective heat exchange sa pagitan ng screen at hangin, na kinuha ang heat transfer coefficient na katumbas ng α e = 20 kcal/m 2 oras deg. Ihambing ang resulta sa sagot sa mga problema 458 at 467.

Sagot: q= 1890 kcal/linear. m oras; t e = 126° C.

Indikasyon: Kapag nilulutas ang problema 468, kinakailangan na gumuhit

equation ng balanse ng init.

469. Ang steam pipeline na may diameter d = 0.2 m (tinukoy sa problema 458) ay natatakpan ng thermal insulation na binubuo ng 5 aluminum foil screen ( = 0.055). Ang distansya sa pagitan ng mga layer ng foil ay = 5 mm. Tukuyin kung gaano karaming beses ang pagkawala ng init sa pamamagitan ng radiation ng isang insulated steam line ay mas mababa kaysa sa pagkawala ng init ng isang uninsulated steam line. Sagot: 127 beses na mas kaunti.

470. Tukuyin ang koepisyent ng paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation mula sa mga flue gas patungo sa mga dingding ng mga tubo ng pampainit ng tubig ng isang steam boiler. Ang panlabas na diameter ng mga tubo d= 44.5 mm, longitudinal pitch ng mga pipe sa isang hilera

s 1 = 135 mm, at transverse pitch s 2 = 90 mm. Ang temperatura ng mga gas sa pasukan sa tambutso ay t / = 900 0 C, at sa exit t // = 700 ° C. Ang temperatura sa ibabaw ng mga pader ng pipe ay t st = 300 ° C. Ang bahagyang presyon ng Ang mga triatomic gas ay katumbas ng:
= 0.18 ata at
= 0.08 ata.

Sagot: α l 12.8 kcal/m 2 oras deg.

471. Lutasin ang nakaraang problema sa kondisyon na ang mga hakbang ng tubo ay nabawasan sa s 1 = 81 mm at s 2 = 65 mm, at ang natitirang paunang data ay hindi nababago. Sagot: α l = 8 kcal/m 2 oras deg.

472. Ang isang halo ng mga gas ng sumusunod na komposisyon (sa dami) ay gumagalaw sa isang makitid na channel na may cross-section na 820 x 20 mm: N 2 = 73%; O 2 = 2%; CO 2 = 15%; Ang average na temperatura ng pinaghalong gas ay gas = 900° C, ang presyon ng timpla ay p = 1 ata. Ang mga dingding ng channel ay gawa sa sheet na bakal. Temperatura sa ibabaw ng mga channel wall t st = 100° C. Tukuyin ang dami ng init na inilipat mula sa mga gas patungo sa mga channel wall sa pamamagitan ng radiation. Sagot: q=4000 kcal/m 2 oras.

Pag-aaral ng thermal radiation. pagpapasiya ng antas ng kadiliman ng tungsten incandescent lamp

3.1 Thermal radiation at mga katangian nito

Ang mga katawan ay pinainit hanggang sa sapat mataas na temperatura, may kakayahang magpalabas mga electromagnetic wave. Ang glow ng mga katawan na nauugnay sa pag-init ay tinatawag na thermal radiation. Ang radiation na ito ang pinakakaraniwan sa kalikasan. Ang thermal radiation ay maaaring maging equilibrium, i.e. maaaring nasa estado ng thermodynamic equilibrium na may substance sa isang closed (thermal insulated) system. Ang isang quantitative spectral na katangian ng thermal radiation ay ang spectral density ng liwanag ng enerhiya (emissivity):

kung saan ang parang multo density ng liwanag ng enerhiya; - enerhiya electromagnetic radiation, na ibinubuga sa bawat yunit ng oras mula sa isang yunit ng surface area ng isang katawan sa hanay ng wavelength mula hanggang;

Mga katangian buong kapangyarihan Ang thermal radiation sa bawat unit na lugar ng ibabaw ng katawan sa buong hanay ng wavelength mula hanggang sa ay ang liwanag ng enerhiya (pinagsamang liwanag ng enerhiya):

3.2. Ang formula at mga batas ni Planck Thermal radiation ng isang itim na katawan

Batas Stephan-Boltzmann

Noong 1900, naglagay si Planck ng hypothesis ayon sa kung saan ang mga atomic oscillator ay naglalabas ng enerhiya hindi tuloy-tuloy, ngunit sa mga bahagi-quanta. Alinsunod sa hypothesis ni Planck, ang spectral luminosity density ay tinutukoy ng sumusunod na formula:

. (3)

Mula sa formula ng Planck ay makakakuha tayo ng isang expression para sa masiglang ningning. Palitan natin ang halaga ng spectral density ng energetic na ningning ng katawan mula sa formula (3) sa expression (2):

(4)

Upang kalkulahin ang integral (4), ipinakilala namin ang isang bagong variable. Mula dito; . Ang formula (4) ay binago sa anyo:

kasi , pagkatapos ay magkakaroon ng expression (5) para sa energetic na ningning susunod na view:

. (6)

Relasyon (6) ay ang batas Stefan-Boltzmann, kung saan ang Stefan-Boltzmann constant W/(m 2 K 4).

Nagbibigay ito sa atin ng kahulugan ng batas ng Stefan-Boltzmann:

Ang energetic na ningning ng isang ganap na itim na katawan ay direktang proporsyonal sa ikaapat na kapangyarihan ng ganap na temperatura.

Sa teorya ng thermal radiation, kasama ang modelo ng itim na katawan, ang konsepto ng isang kulay-abo na katawan ay kadalasang ginagamit. Ang katawan ay tinatawag na kulay abo kung ang absorption coefficient nito ay pareho para sa lahat ng wavelength at nakadepende lamang sa temperatura at estado ng ibabaw. Para sa isang kulay-abo na katawan, ang batas ng Stefan-Boltzmann ay may anyo:

nasaan ang emissivity ng thermal emitter (emissivity factor).

· ang unang batas ng alak (Wine's law of displacement)

Suriin natin ang kaugnayan (3) para sa isang extremum. Upang gawin ito, tinutukoy namin ang unang derivative ng spectral density na may paggalang sa wavelength at itinutumbas ito sa zero.

. (8)

Ipakilala natin ang isang variable. Pagkatapos mula sa equation (8) nakukuha natin:

. (9)

Sa pangkalahatang kaso, ang transendental na equation (9) ay nalulutas sa pamamagitan ng paraan ng sunud-sunod na pagtatantya. Dahil para sa mga tunay na temperatura, ang isang mas simpleng solusyon sa equation (9) ay matatagpuan. Sa katunayan, sa ilalim ng kundisyong ito, ang kaugnayan (9) ay pinapasimple at nasa anyo na:

na may solusyon sa . Kaya naman

Ang isang mas tumpak na solusyon ng equation (9) gamit ang paraan ng sunud-sunod na pagtatantya ay humahantong sa sumusunod na relasyon:

, (10)

saan mK.

Mula sa kaugnayan (10) ay sumusunod sa kahulugan ng unang batas ni Wien (batas ng displacement ni Wien).

Ang haba ng daluyong na tumutugma sa maximum na parang multo na density ng masiglang liwanag ay inversely proportional sa temperatura ng katawan.

Ang halaga ay tinatawag na pare-pareho ng batas ng displacement ng Wien.

· pangalawang batas ng alak

Palitan natin ang halaga mula sa equation (10) sa expression para sa spectral density ng liwanag ng enerhiya (3). Pagkatapos ay nakukuha namin ang maximum na spectral density:

, (11)

saan W/m 2 K 5.

Mula sa kaugnayan (11) ay sumusunod sa kahulugan ng ikalawang batas ni Wien.

Ang pinakamataas na spectral density ng liwanag ng enerhiya ng isang ganap na itim na katawan ay direktang proporsyonal sa ikalimang kapangyarihan ng ganap na temperatura.

Ang dami ay tinatawag na pare-pareho ng ikalawang batas ni Wien.

Ipinapakita ng Figure 1 ang dependence ng spectral density ng energetic luminosity sa wavelength para sa isang partikular na katawan sa dalawa. iba't ibang temperatura. Sa pagtaas ng temperatura, ang lugar sa ilalim ng spectral density curves ay dapat tumaas sa proporsyon sa ika-apat na kapangyarihan ng temperatura alinsunod sa batas ng Stefan-Boltzmann, ang haba ng daluyong na tumutugma sa maximum na spectral density ay dapat bumaba nang inversely proporsyonal sa temperatura ayon sa batas ng pag-aalis ng Wien, at ang pinakamataas na halaga ng spectral density ay dapat tumaas nang direkta proporsyonal sa ikalimang kapangyarihan ng ganap na temperatura alinsunod sa ikalawang batas ni Wien.

Larawan 1

4. MGA DEVICE AT ACCESSORIES. PAGLALARAWAN NG PAG-INSTALL

Sa gawaing ito, ang filament ng mga electric lamp ng iba't ibang kapangyarihan (25, 60, 75 at 100 W) ay ginagamit bilang isang nagpapalabas na katawan. Upang matukoy ang temperatura ng filament ng mga electric light bulbs, ang kasalukuyang boltahe na katangian ay kinuha, kung saan ang halaga ng static na pagtutol () ng filament ay tinutukoy at ang temperatura nito ay kinakalkula. Ang Figure 2 ay nagpapakita ng isang tipikal na kasalukuyang-boltahe na katangian ng isang maliwanag na lampara. Ito ay makikita na sa mababang kasalukuyang halaga, ang kasalukuyang ay depende sa linearly sa inilapat na boltahe at ang kaukulang tuwid na linya ay dumadaan sa pinagmulan. Sa isang karagdagang pagtaas sa kasalukuyang, ang filament ay umiinit, ang paglaban ng lampara ay tumataas at isang paglihis ng kasalukuyang boltahe na katangian mula sa linear dependence, dumadaan sa pinanggalingan. Upang mapanatili ang kasalukuyang sa mas mataas na paglaban, kinakailangan ang mas mataas na boltahe. Ang differential resistance ng lampara ay bumababa nang monotonically at pagkatapos ay tumatagal sa isang halos pare-pareho ang halaga, at ang kasalukuyang-boltahe na katangian sa kabuuan ay nonlinear. Ipagpalagay na ang kapangyarihan na natupok ng isang electric lamp ay tinanggal sa pamamagitan ng radiation, maaari nating matukoy ang emissivity coefficient ng lamp filament o tantiyahin ang Stefan-Boltzmann constant gamit ang formula:

, (12)

kung saan ang lugar ng lamp filament; - antas ng kadiliman; - Stefan-Boltzmann pare-pareho.

Mula sa formula (12) maaari mong matukoy ang koepisyent ng emissivity ng incandescent filament ng isang electric lamp.

. (13)

Larawan 2

Ipinapakita ng Figure 3 electrical diagram mga pag-install para sa pagsukat ng kasalukuyang-boltahe na mga katangian ng lampara, pagtukoy ng paglaban ng filament, temperatura nito at pag-aaral ng mga batas ng thermal radiation. Ang mga key K 1 at K 2 ay inilaan para sa pagkonekta ng mga instrumento sa pagsukat ng elektrikal na may mga kinakailangang limitasyon para sa pagsukat ng kasalukuyang at boltahe.

Ang variable na pagtutol ay konektado sa circuit AC na may boltahe ng mains na 220V gamit ang isang potentiometric circuit na nagbibigay ng maayos na pagbabago sa boltahe mula 0 hanggang 220V.

Ang pagpapasiya ng temperatura ng filament ay batay sa kilalang pag-asa ng paglaban ng metal sa temperatura:

kung saan ang paglaban ng filament sa 0 0 C; - temperatura koepisyent ng paglaban ng tungsten, 1/deg.

Larawan 3

Isulat natin ang expression (14) para sa temperatura ng silid.

. (15)

Hinahati ang expression (14) sa (15) termino sa termino, makuha natin ang:

Mula dito tinutukoy namin ang temperatura ng filament:

. (17)

Kaya, alam ang static na pagtutol ng filament sa kawalan ng kasalukuyang sa temperatura ng silid at ang paglaban ng filament kapag ang kasalukuyang daloy, ang temperatura ng filament ay maaaring matukoy. Kapag nagsasagawa ng trabaho, ang paglaban sa temperatura ng silid ay sinusukat ng isang digital electrical measurement instrument (tester), at ang static resistance ng filament ay kinakalkula gamit ang Ohm's law.

6. PAMAMARAAN PARA SA PAGGANAP NG TRABAHO

1. Alisin ang tornilyo sa incandescent lamp mula sa socket at, gamit ang digital electrical meter, alamin ang resistensya ng filament ng electric lamp na sinusuri sa temperatura ng silid. Itala ang mga resulta ng pagsukat sa talahanayan 1.

2. I-screw ang lampara sa socket, basahin ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng lampara (dependence ng kasalukuyang sa boltahe). Sukatin ang kasalukuyang lakas tuwing 5 mA pagkatapos ng maikling pagkakalantad sa loob ng 2-5 minuto Itala ang mga resulta ng pagsukat sa Talahanayan 1.

3. Kalkulahin gamit ang formula (18) at (17) ang paglaban at temperatura ng filament sa 0 C at K.

4. Kalkulahin ang emissivity coefficient ng filament gamit ang formula (13). Itala ang mga resulta ng pagkalkula sa Talahanayan 1.

Pang-eksperimentong data para sa pagkalkula ng koepisyent ng emissivity

Talahanayan 1

5. Batay sa data sa Talahanayan 1, i-plot ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng lampara, ang pag-asa ng koepisyent ng paglaban at emissivity sa temperatura at kapangyarihan.