Способ определения излучательной способности поверхности твердых тел

Способ определения излучательной способности поверхности твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, в.ключакяций измерение потока излучения от этих тел и их температуры , отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей способа за счет определения излучательной способности этих тел в окружении излучающей среды, дополнительно изменяют температуру излучающей среды и спектральную интенсивность излучения при различных толщи-.пах излучающей среды и по полученным данным определяют излучательную способность поверхности твердых тел.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН др 4 G 01 J 5/00 всюсеозе р! 3». „,13 йй@ цщц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3575172/24-25 (22) 08. 04, 83 (46) 07. 04. 88. Бюл. Р 13 (71 ) Инс титут физико технических проблем энергетики АН ЛитССР (72) А.N.Куприс, Л.С.Сегалович и M.М.Тамонис (53) 536. 35 (088. 8) (56) Петров В.А. Излучательная способность высокотемпературных материалов. М.: Наука, 1969, с. 12.

Излучательные свойства твердых материалов. Под ред. А.Е.Шейндлина, -M., Энергия, 1974, с.170.

„„SU 1141845 А

I (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, включающий измерение потока излучения от этих тел и их температуры, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей способа эа счет определения излучательной способности этих тел в окружении излучающей среды дополнительно изменяют температуру излучаю. щей среды и. спектральную интенсивность излучения при различных толщи-.-. пах излучающей среды и по полученным данным определяют излучательную способность поверхности:твердых тел.

1 141 845

Изобретение относится к области экспериментальной теплотехники и может быть исцольэовано при исследовании лучистого теплообмена в различных камерах сгорания, в топках или промышленных печах.

Известен способ получения излучательной способности твердых тел, в котором энергию, излучаемую иссле- 19 дуемым материалом, сравнивают с энергией, излучаемой -.àòåðèàëîì с известной излучательной способностью, находящемся при той же температуре.

Недостатком этого способа являет- 15 ся невысокая точность, обусловленная погрешностью излучательной способности эталонного материала и необходимостью поддержания двух образцов при одинаковой температуре. 20

Ближайшим техническим решением является способ определения излучательной способности поверхности твердых тел, включающий в себя измерение потока излучения от этих тел и их температуры.

Недостатком этого способа является то, что излучательная способность определяется в условиях, далеких от рабочих условий этих тел, при кото- ЗО рых их излучательная способность может значительно меняться.

Цель изобретения — расширение возможностей способа за счет определения излучательной способности этих тел в окружении излучающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения излучательной способности поверхности твердых тел, включающее измерение потока 40 излучения от этих тел и их температуры, допблнительно измеряют температуру излучающей среды и спектральную интенсивность излучения при различ45

Т,(У1)+i (У1)+Т (yk)+I>(yk) 1 — (1-1я) ехр (-2 c t»Y) + Т (yk).

4.,. Y

I < (yk) Т w е (й ехр (- ь „„)» т f (Q, ьи»Тчч) (2) — спектральная интенсивность излучения, отраженного от поверхности в окрестности точки 6 поверхности, ослабленного поглощением в излучаю- щей среде 2 толщиной (Y-yk);

Чувствительным элементом 4 измеряется спектральная интенсивность излучения в интервале спектра ая»в которой оптические свойства излучающей среды 2 и ттоверхности 1 можно считать постоянным, тогда члены в уравнении (1) имеют следующий вид» причем ных толщинах излучающей среды и по полученным данным определяют излучательную способность поверхности твердых тел.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором дана схема устройства, Устройство содержит поверхность

1, излучательная способность которой определяется, излучающую среду 2, подвижный узкоугольный радисметр 3, чувствительный элемент 4, охлаждающую воду 5, точку 6 поверхности, на которую наведен узкоугольный радиометр, точку 7 поверхности, излучение от которой приходит в точку 6 поверхности.

Способ реализуется следующим образом.

Подвижный узкоугольный радиометр

3 погружается в излучающую среду 2 на определенное расстояние, нри этом .измеряется интенсивность излучения излучающей среды 2, противорасположенной поверхности 1 в окрестности точки 6 поверхности, а также отраженное излучение из точки 7 поверхности. Путем изменения глубины погружения О» ъ, »У » ° ° ° » Ук» У„„»У„, » ° ° ° » у,,у подвижного узкоугольного радиометра 3 измеряется интенсивность излучения в соответствующих точках излучающей среды T. В тех же точках измеряется температура Т,„ излучающей среды 2. Отдельно измеряется температура Т„„ поверхности 1. Так как температура поверхности Т, значительно превышает температуру чувствительного элемента 4, то спектральная интенсивность излучения I(yk), падающего на чувствительный элемент 4, определяется по формуле

1141845

4 ч

I (yk) =Тщ 1и(1-1Я)ехр(-2 „-с ) ° f ((.1,4и, T)))() спектральная интенсивность изо лабленного излучающей средой 2 толщины У и ещс раз отраженного от поверхности 1; лучения, отраженного от поверхности

1 в окрестности точки 7 поверхности, 4 Е(у )=(-)ca}exp(-е)) е .Т „х (ехр(-е „,)-ехр(-е „))х f(ca,eÈ,T(,k) к=) (4) — спектральная интенсивность соб- женного от верхней поверхности 1 и ственного излучения от слоя излучаю- поглощенного в излучающей среде 2 щей среды 2 между точками 6 и 7, отра- толщиной (Y.-yk);

4 р к к+( (k)=(1 -1 ) ехр(- - "„) Tf k х(ехР(- )-exP(-3 ) x Е(а,4И,ТЕ,Е) (5) к=(20

-Спектральная интенсивность собственного излучения слоя излучающей среды толщиной У, отраженного от нижней, а потом от верхней поверхности 1;

))) -) 4 р ф» . ((2 (у1 ) = Тf 4 ехр (-(, )-exp(() ((1 ° <эТ э1 ) ср (6) (1(30

35 Тf 1: ч температура излучающей сре г г на расстоянии у„от поверх спектральная оптическая толщина слоя !

Ук ) з (Y Ук+) ) (Ук О) (ук+ О) (Ук Ук) х 40 (1 6) имеет вид (у„, -у„) соответственно;

1}c(G3tb(D)

2К

f (я,аи, T) = — ——

h С д(Ы), (7) Ьса ехр(— --)-1

КТ

hem х

В0 В выражениях (1-6) принято, что ограничивающая поверхность 1 имеет одинаковую температуру Та и одинако" вую спектральную излучательную способность 1И. Коэффициент спектраль55 ного поглощения среды Кю представляют в виде полинома

К, =а +а,у+а у +...+а„,у", (8) спектральная интенсивность собственного излучения слоя излучающей среды толщиной (У-У(,), в которых

У вЂ” расстояние между стенками поверхности 1 (толщина слоя излучающей среды 2); где я и 4я соответственно волновое число и интервал спектра,в котором производят измерения;

Т вЂ” абсолютная температура;

h — постоянная Планка

С вЂ” скорость света;

К вЂ” постоянная Больцмана.

Функция f (ö, ьа,Т)может быть легко определена численно. спектральная излучательная способность .поверхности 1; волновое число: интервал спектра, в котором производятся измерения температура поверхности 1; ды

1141845

Техред. М.Дндык Корректор В.Бутяга

Редактор Н.Сильнягнна

Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дЕлам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3369

В

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, е

1 де ЙО а а2 а " — коэффициенты кор реляции; у — геометрическая длина; и - число коэффициентов

При этом спектральная оптическая толщина слоя излучающей среды толщиной у; -у „определяется уравнением

Ч а, с" кцйуа (у -у )+ — -(у1 -ук ) + фВ

k а „n

1 3 3 1+! б I)

+ (у. -у )+ + — — (у ° -у ).

3 " и (9) При наличии m-измерений температуры излучаящей среды Yf,k u m- измерений интенсивностей излучения

Х(у„) имеется m уравнений вида (1).

Если и+1=а, то решением этих уравнений определяют спектральную излучательную способность поверхности lu и и коэффициентов.

При n+(m-1) для решения системы нелинейных уравнений используют метод минимизации многофакторных задач.

Данный способ позволяет определить излучательную способность поверхности твердых тел в излучающей среде, т.е. в рабочих условиях.

10 Приведенные вьше уравнения справедливы для любой реальной геометрической формы камер сгорания и стенок каналов с потоком излучающего газа.

Как показал сравнительный машинный

15 эксперимент для цилиндрического и плоскопараллельного каналов погрешность способа не превышает lOX, если степень черноты стенок лежит в прсделах от 0,2 до 1.

20 Возможности предлагаемого способа расширяются за счет определения спектральной оптической толщины излучающего слоя по уравнению (9).