Izmenjava toplote sonde: koncept, izračun

Tu bralec najde splošne informacije o tem, kako, kaj je prenos toplote,

Vstop v prenos toplote

Da bi razumeli bistvo sevalne izmenjave toplote, moramo najprej razumeti njegovo bistvo in vedeti, kaj je to?

Izmenjava toplote je sprememba indeksa energije notranjega tipa brez pretoka dela na predmetu ali subjektu in brez opravljanja dela telesa. Tak postopek vedno poteka v določeni smeri, in sicer: prenos toplote iz telesa z velikim indeksom temperature, v telo z manjšim. Ko se doseže izenačitev temperature med telesi, se postopek ustavi in ​​se izvaja s toplotno prevodnostjo, konvekcijo in sevanjem.

1. Toplotna prevodnost je proces prenosa energije notranjega tipa iz enega fragmenta telesa v drugega ali med telesi, ko pridejo v stik.
2. Konvekcija je prenos toplote, realiziran kot posledica prenosa energije skupaj s tekočimi ali plinskimi tokovi.
3. Sevanje je elektromagnetna po naravi, ki se oddaja skozi notranjo energijo snovi, ki je v stanju določene temperature.

Toplotna formula omogoča izračune za določitev količine prenesene energije, vendar so izmerjene vrednosti odvisne od narave postopka:

1. Q = cmDelta-t = cm (t₂ - t₁) - ogrevanje in hlajenje;
2. Q = mlambda- - kristalizacija in taljenje;
3. Q = kondenzacija mrha, vrenja in izhlapevanja;
4. Q = mq - zgorevanje goriva.

Korelacija telesa in temperature

Da bi razumeli, kakšna sevalna izmenjava toplote je, morate poznati osnove fizikalnih zakonov o infrardečem sevanju. Pomembno je vedeti, da vsako telo, katerega temperatura je nad absolutno višino nad ničlo, vedno oddaja energijo toplotnega značaja. Leži v območju infrardečega spektra valov elektromagnetne narave.

Vendar pa bodo različna telesa z enakim temperaturnim indeksom imela različne sposobnosti oddajanja sevalne energije. Ta značilnost bo odvisna od različnih dejavnikov, kot so: telesna struktura, narava, oblika in površinsko stanje. Narava elektromagnetnega sevanja se nanaša na dvojni, korpuskularni val. Polje elektromagnetnega tipa ima kvantno naravo in njegove kvante predstavljajo fotoni. V medsebojnem delovanju z atomi se fotoni absorbirajo in prenašajo svojo energijo v elektrone, foton izgine. Poveča se energija indikatorja toplotne vibracije atoma v molekuli. Z drugimi besedami, sevana energija se pretvori v toploto.

Izpuščena energija se šteje za glavno količino in označuje znak W, merjeno z jouli (J). V sevalnem toku se povprečna vrednost moči izrazi v časovnem obdobju, ki je veliko večje od obdobij nihanj (energija, ki se izžareva med enoto časa). Enota, ki jo oddaja tok, je izražena v džulih, deljena z drugo (J / s), splošno veljavne variante pa so watt (W).

Poznavanje s sevalno izmenjavo toplote

Zdaj več o pojavu. Radiant izmenjava toplote je izmenjava toplote, proces prenosa iz enega telesa v drugega, ki ima drugačen temperaturni indeks. Nastane s pomočjo infrardečega sevanja. Je elektromagnetna in leži v regijah spektrov valov elektromagnetne narave. Valovni pas je v območju od 0,77 do 340 μm. Razpon od 340 do 100 μm se šteje za dolge valove, v srednje valovno območje so od 100 do 15 μm, od 15 do 0,77 μm pripadajo kratkovalovni pasovi.

Kratkotno območje infrardečega spektra se prilega svetlobi vidnega tipa, dolgožilni odseki valov pa puščajo v območju ultrashortnega radijskega valovanja. Infrardeče sevanje je označeno s pravokotnim razmnoževanjem, ki ga je mogoče lomiti, odražati in polarizirati. Je sposoben prodreti na določen seznam materialov, ki so neprozorni za vidno sevanje.

Z drugimi besedami, sevalni prenos toplote lahko označimo kot prenos toplote v obliki energije elektromagnetnega valovanja, pri čemer je proces med površinami, ki so v procesu medsebojnega sevanja.

Indeks intenzivnosti je določen z vzajemno razporeditvijo površin, sevalnimi in absorpcijskimi sposobnostmi teles. Radiantna izmenjava toplote med telesi se razlikuje od konvekcije in procesov toplotne prevodnosti, pri čemer se toplota lahko prenese skozi vakuum. Podobnost tega pojava z drugimi je posledica prenosa toplote med telesom z različnim temperaturnim indeksom.

Sevanje sevanja

Radiant izmenjava toplote med telesi ima številne sevalne tokove:

1. Sevanje sevanja pravega tipa je E, ki je odvisen od temperature T in optičnih lastnosti telesa.
2. Tok tok sevanje.
3. Absorbirane, odbite in prenesene vrste sevanjem. V vsoti so enaki E_pad.

Okolje, v katerem se pojavi toplotna izmenjava, lahko absorbira absorpcijo sevanja in uvaja svoje lastnosti.

Radiantna izmenjava toplote med številnimi telesi je opisana z učinkovitim pretokom sevanja:

E_EF= E + E_OTP= E + (1-A) E_FPD.
Telesa pod pogoji katerekoli temperature z indeksi A = 1, R = 0 in 0 = 0, se imenujejo "absolutno črna". Človek je ustvaril koncept "črnega sevanja". Svoje temperaturne indekse ustreza ravnovesju telesa. Emitirana energija sevanja se izračuna z uporabo temperature subjekta ali predmeta, narava telesa pa ne vpliva na to.

V skladu z zakoni Boltzmann

Ludwig Boltzmann, ki je živel na ozemlju avstrijskega cesarstva leta 1844-1906, je oblikoval zakon Stefan-Boltzmann. Bil je tisti, ki je omogočil osebi, da bolje razume bistvo izmenjave toplote in upravlja z informacijami, ki jo že več let izboljšujejo. Razmislimo o svoji formulaciji.

Zakon Stefan-Boltzmannov je celovit zakon, ki opisuje nekatere značilnosti popolnoma črnih teles. Omogoča določitev odvisnosti gostote sevalne moči absolutno črnega telesa na indeksu temperature.

Poslušnost z zakonom

Zakoni sevalne toplotne izmenjave se držijo zakona Stefan-Boltzmannov. Stopnja prenosa toplote s toplotno prevodnostjo in konvekcijo je sorazmerna temperaturi. Radiantna energija v toplotnem toku je sorazmerna z indeksom temperature v četrti moči. Izgleda takole:

q = sigma-A (T₁⁴ - T₂⁴).

V formuli je q toplotni tok, A je površina telesa, ki oddaja energijo, T₁ in T₂ - obseg temperature sevalnih teles in okolja, ki se ukvarja s absorpcijo tega sevanja.

Zgoraj omenjeni zakon o sevanjem toplote natančno opisuje le idealno sevanje, ki ga proizvaja absolutno črno telo (a.ch.t.). Takih teles v življenju praktično ni. Vendar ravne površine črne barve pristopajo a.ch.t. Sevanje lahkih teles je relativno šibko.

Obstaja koeficient emitivnosti, uveden z upoštevanjem odstopanja od ideale številnih d.t. v desnem delu izraza, ki pojasnjuje zakon Stefan-Boltzmann. Emisivnost je enaka vrednosti, ki je manjša od ene. Ploska črna površina lahko to razmerje doseže na 0,98, kovinsko ogledalo pa ne bo preseglo 0,05. Posledično so absorpcijske sposobnosti visoke za črna telesa in nizke za zrcalne.

O sivem telesu (st.t.)

Pri izmenjavi toplote se pogosto sklicuje na izraz, kot je sivo telo. Ta objekt je telo, ki ima koeficient spektralne absorpcije elektromagnetnega sevanja manj kot enega, ki se ne zanaša na dolžino valov (frekvenco).

Sevanje toplote je enako v skladu s spektralno sestavo sevanja črnega telesa z isto temperaturo. Sivo telo se razlikuje od črne barve z manjšim indikatorjem energetske združljivosti. Na ravni spektralne črnosti na valovno dolžino ni vpliva. V vidni svetlobi so siva, premog in platinski prah (črna) blizu sivega telesa.

Področja uporabe znanja o prenosu toplote

Toplotno sevanje je ves čas okoli nas. V stanovanjskih in poslovnih stavb so pogosto najdemo električnih grelnikov, ki se ukvarjajo s pomočjo toplote, in smo ga videli v obliki rdečkasto glow spirali - toplotna nanaša na vidne, se "stroški" na meji infrardečem spektru.

Ogrevanje prostora dejansko obdeluje nevidna spojina infrardečega sevanja. Naprava za nočno opazovanje uporablja izvor toplotnega sevanja in sprejemnike, občutljive na sevanje infrardeče narave, ki omogočajo navigacijo v temi.

Energija Sonca

Sonce po desni je najmočnejši radiator energije, ki je toplotne narave. Ogreva naš planet z oddaljenosti sto petdeset milijonov kilometrov. Indikator intenzivnosti sončnega sevanja, ki je bil več let registriran, in različne postaje, ki se nahajajo v različnih predelih zemlje, ustreza približno 1,37 W / m².

Energija sonca, ki je vir življenja na planetu Zemlja. Trenutno veliko umov poskuša najti najučinkovitejši način za njegovo uporabo. Zdaj poznamo sončne celice, ki lahko ogrevajo stanovanjske stavbe in sprejemajo energijo za vsakodnevne potrebe.

Na koncu

Če povzamem, bralec zdaj lahko definira sevalno izmenjavo toplote. Opišite ta pojav v življenju in naravi. Radantna energija je glavna značilnost vala prenesene energije v takem pojavu in navedene formule prikazujejo metode izračuna. V splošnem položaju sam proces izpolnjuje zakon Štefana-Boltzmanna in ima lahko tri oblike, odvisno od njene narave: tok tekočega sevanja, sevanje ustreznega tipa in odraža, absorbira in prenaša.