2014-02-13
1897
Одно- и большинство двухатомных газов почти идеально прозрачны (диатермичны), поэтому их излучательная способность незначительна и практического применения не имеет.
Воздух также практически прозрачная среда, однако если в нём есть пары воды или углекислоты, прозрачность его значительно уменьшается.
Газы и пары с большим числом атомов: СО 2 – двуокись углерода, Н 2 О – водяной пар, SO 2 – сернистый ангидрид, NH 3 – аммиак и др. способны поглощать и излучать энергию.
Твёрдые тела излучают энергию поверхностным слоем, в газах поглощение и излучение происходит во всём объёме, причём лишь в определённых интервалах длин волны, называемых полосами спектра.
Другие волны инфракрасного спектра [0,8…800 (1000)мкм] прозрачны для данного газа. Диапазоны длин волн теплового излучения:
видимый свет - 0,3 ….0,72 мкм;
близкое инфракрасное излучение - 0,72…..1,5 мкм;
среднее инфракрасное излучение - 1,5…..5,6 мкм;
далёкое инфракрасное излучение - 5,6…..1000 мкм;
миллиметровые волны - 1000 и выше.
Излучательная способность газа зависит от температуры Т, а также количества газа в данном объёме. Последнее определяется парциальным давления газа pп (pп – давление газа, входящего в состав газовой смеси, которое он оказывал бы, занимая один весь объём смеси и находясь при температуре смеси) и толщиной слоя l в направлении излучения.
|
|
|
Законы излучения газов значительно отличаются от законов излучения твёрдых тел. В общем виде излучательную способность газа можно представить функциональной зависимостью
.
На основе опытных данных получены формулы для определения плотности полного излучаемого углекислого газа (СО 2) и водяного пара (Н 2 О)
;
.
Для удобства при расчётах условно принимают, что излучение газов, как и излучение твёрдых тел, пропорционально 4-й степени их абсолютной температуры (Т) и пользуются уравнением Стефана-Больцмана:
,
где ξг – степень черноты газа.
Степень черноты для смеси газов определяется как сумма степеней черноты каждого, входящего в смесь, газа.
Плотность потока тепла от газа к окружающим его поверхностям определяется по формуле:
,
где
,
ξпр – приведённая степень черноты; Тг, Тст – абсолютные температуры газа и стенки;
ξг, ξст – степень черноты газа и стенки.
