Перенос лучистой энергии — процесс распространения лучистой энергии в пространстве. Характер переноса лучистой энергии зависит от физических свойств среды и спектрального состава излучения. Энергия может частично поглотиться, отразиться и частично пройти сквозь тело.
Поглощение — процесс превращения во внутреннюю энергию части лучистой энергии, попавшей на тело.
При отражении лучистой энергии возможны два варианта:
1) диффузное отражение — отраженная энергия распространяется равномерно по всем направлениям в пределах полусферы;
2) зеркальное отражение — осуществляется по законам оптики.
Область применения
Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения, регистрируемая год за годом станциями, расположенными во многих точках земного шара, составляет примерно 1,37 Вт/м 2 . Солнечная энергия — источник жизни на Земле. Ведутся поиски способов наиболее эффективного ее использования. Созданы солнечные батареи, позволяющие обогревать дома и получать электроэнергию для бытовых нужд.
Лучистый теплообменопределяет такие природные явления, как заморозки на почве и парниковый эффект атмосфер Земли и Венеры. С лучистым теплообменом связаны астрофизические процессы, протекающие в атмосферах планет и звёзд. Важную роль играет лучистый теплообмен в ядерных реакторах, топках паровых котлов, камерах сгорания авиационных и ракетных двигателей, в электрических дугах. Лучистый теплообмен определяет тепловой режим космических аппаратов в открытом космосе и тепловые нагрузки при входе спускаемых аппаратов в атмосферу планет со скоростями, превышающими вторую космическую. Законы лучистого теплообмена используют при определении яркостной и цветовой температур тел и пламён, измерении лучистых тепловых потоков (радиометры), поглощательной способности тел.
Жилые и офисные помещения часто обогревают небольшими электрическими теплоизлучателями; красноватое свечение их спиралей — это видимое тепловое излучение, близкое к границе инфракрасной части спектра. Помещение же обогревается теплотой, которую несет в основном невидимая, инфракрасная часть излучения.
В приборах ночного видения применяются источник теплового излучения и приемник, чувствительный к ИК-излучению, позволяющий видеть в темноте.
По физике «В мире энергии»
... ещё одной турбины. Общая установочная мощность двух турбин составит 28МВт. Проект позволит повысить самообеспечение комбината в электрической энергии с 54 до 56% и снизить ... тела, накапливаемый в процессе преодоления им сил электрического поля. Магнитостатическая энергия 5. Упругостная энергия – потенциальная энергия механически упруго измененного тела (сжатая пружина, газ), освобождающаяся при ...
Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения, регистрируемая год за годом станциями, расположенными во многих точках земного шара, составляет примерно 1,37 Вт/м 2 . Солнечная энергия — источник жизни на Земле. Ведутся поиски способов наиболее эффективного ее использования. Созданы солнечные батареи, позволяющие обогревать дома и получать электроэнергию для бытовых нужд.
Описание опытной установки
На передней панели модуля расположен крепёжный винт 1, корпус термостата 5, гнёзда 3 и 4 для подключения источника питания и мультиметра (вольтметра), тумблер для подключения вольтметра.
Нагреваемая молибденовая проволока-нить 7, находится в цилиндрическом стеклянном баллоне 8 с двойными стенками, между которыми залита вода. Температура воды в баллоне и стенки трубки постоянна в течение опыта. Молибденовая нить через гнёзда 3 и соединительные провода подключается к источнику питания постоянного тока приборного модуля. Ток в нити определяется по падению напряжения U 0 по балластному сопротивлению R0 .
Напряжение на проволоке и падение напряжения на балластном сопротивлении измеряется мультиметром (вольтметром) модуля, подключённым с помощью соединительных проводов к гнёздам 4 при соответствующем положении переключателя 6.
При нагревании нити вдоль радиуса трубки создаётся градиент температуры.
Площадь, через которую передаётся тепло, равна площади поверхности цилиндра с нагретой нитью.
(См. приложение 1)
Методика проведения опытов
При проведении эксперимента лаборант регулирует напряжение, подаваемое на исследуемый образец. Для каждого из задаваемых режимов фиксируются параметры опытов и записывают их в таблицу опытных данных (табл. 1).
Таблица 1
Опытные данные по исследованию лучистого теплообмен
|
Наименование величины |
Номер опыта |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Напряжение, подводимое к молибденовой нити, U н ,(В) |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
Напряжение на образцовом сопротивлении U r ,( мВ) |
7,5 |
15,2 |
22,4 |
27,8 |
|
Длина молибденовой нити l, (м) |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
|
Диаметр молибденовой нити d 1 , (м) |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
|
Внутренний диаметр стеклянной трубки d 2 , (м) |
0,006 |
0,006 |
0,006 |
0,006 |
|
Температура стенки трубки с нитью Т ст ,( К) |
294,45 |
|||
|
Температура нити T н , (K) |
295,15 |
295,35 |
295,65 |
295,85 |
|
Сила тока, проходящего через исследуемый образец, I н , (А) |
0,075 |
0,152 |
0,224 |
0,278 |
Обработка результатов экспериментального исследования
Таблица №2
|
Наименование величины |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Сопротивление R,(Ом) R= U н / I |
66,67 |
66,79 |
66,96 |
71,94 |
|
Мощность P,(Вт) P= (U н * I)/ R |
0,0056 |
0,022 |
0,050 |
0,077 |
|
0,7045 |
0,8095 |
1,4830 |
1,732 |
|
|
X,(Вт/К*м) X=* |
1,148 |
1,319 |
2,417 |
2,823 |
|
Тепловой поток, передаваемый за счёт лучистого теплообмена Q= U* I*∆T (Вт) |
0,262 |
0,304 |
1,008 |
1,112 |
|
Тепловой поток через Q= C* M*∆T C=4200 Дж/(кг °С) M=0,5 кг |
1470 |
420 |
630 |
420 |
График зависимости
α 1= 35
α 2= 39
α 3= 56
α 4= 60
Выводы
Таким образом, в ходе исследуемой темы мною была собрана опытная установка (см приложение 1), с помощью которой были зафиксированы необходимые параметры для расчётов некоторых величин.
Был построен график зависимости мощности от температуры нагрева молибденовой нити, который показывает что с ростом температуры нагрева увеличивается мощность.
Были рассчитаны коэффициенты теплопроводности воздуха вблизи нагретой нити, а также тепловые потоки передаваемые за счёт лучистого теплообмена и тепловые потоки через поверхность цилиндра. Можно сделать вывод о том что, тепловой поток передаваемый за счёт лучистого теплообмена значительно меньше, еплового потока, передаваемого через поверхность цилиндра.
Приложение 1
Список литературы:
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/luchistyiy-teploobmen/
- Земанский М. Температуры очень высокие и очень низкие.. — М.: 1968.
- Поль Р. Механика, акустика и учение о теплоте.. — М.: 1971.
- Смородинский Я.А. Температура.. — М.: 1981.
- Фен Дж. Машины, энергия и энтропия.. — М.: 1986.
- Эткинс П.В. Порядок и беспорядок в природе.. — М.: 1987.
- Практикум по теплопередаче: Учебное пособие для вузов/А.П. Солодов, Ф.Ф. Цветков, А.В. Елисеев, В.А. Осипова. Под редакцией А.П. Солодова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 296 с.
- Теплотехнический справочник. Издание 2-е переработанное. Под редакцией В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. Т. 1. – М.: Энергия, 1975. – 744 с.
