Для уменьшения лучистого теплообмена между телами применяют экраны. Рассмотрим действие экрана на простейшем примере, когда теплообмен происходит между двумя параллельными бесконечными поверхностями (рис.24). Температуры поверхностей Т1 и Т2, причем Т1>Т2. Между стенками установлен экран. Рассмотрим случай, когда коэффициенты поглощения обеих стенок и экрана одинаковы: А1=А2=Аэ
Если экрана нет, то плотность теплового потока, переданного излучением от стенки 1 к стенке 2, определится из уравнения (141):
(148)
При наличии экрана плотность теплового потока, переданного от стенки 1 к экрану:
(149)
и от экрана к стенке 2
(150)
Рис.24. Лучистый
теплообмен при наличии
одного экрана.
Так как по условию А1=А2=Аэ, то равны и приведенные коэффициенты поглощения для систем (1,Э), (Э,2) и (1,2), т.е.
(151)
Кроме того, для стационарного теплового режима
(152)
т.е. плотности тепловых потоков для систем: поверхность1 - экран, экран - поверхность 2 и поверхность 1 - поверхность 2 через экран будут равны.
|
|
Тогда из (147) и (148) может бить определена температура экрана:
,
откуда
(153)
Подставив (153) в любое из выражений (149) или (150), и помня о (151) и (152), получим:
(154)
Таким образом, установка одного экрана, при принятых условиях, ослабляет излучение в 2 раза. Можно показать, что установка двух экранов ослабит излучение в 3 раза, а установка n экранов в (n +1) раз.
Гораздо больший эффект может быть достигнут, если коэффициент поглощения экрана будет меньше коэффициентов поглощения поверхностей 1 и 2. Обычно в качестве экранов используют тонкие полированные листы меди или алюминия, коэффициент поглощения которых очень мал.
Экраны широко применяют в тех случаях, когда надо оградить от действия тепловых лучей, работающих около поверхностей с высокими температурами, для защиты различных приборов, термопар и т.д.