Оглавление:
Солнечное излучение
- В вашем распоряжении (имеется огромный источник энергии в виде солнечного излучения, и сейчас предпринимаются попытки найти способ его эффективного использования. Например, сейчас различные исследовательские центры изучают возможность использования этой энергии для отопления дома. Этот раздел книги посвящен краткой дискуссии. Излучение (солнце подобно излучению круглого диска «совершенно черного» при температуре 6000°c).
От любой точки На Земле до 2 лучей от противоположной точки на окружности солнца они образуют угол, равный 32 минутам, то есть 0, 00931 рад. Часть солнечного излучения, направленного на Землю, поглощается, отражается или преломляется атмосферой, остальное достигает поверхности Земли. В среднем около 43% излучения, поступающего от солнца, поглощается Землей ежегодно (27% непосредственно, 16% — в виде рассеянного солнечного излучения).
Строгая математическая формулировка термодинамики на основе выпуклого анализа. Людмила Фирмаль
42%отражаются или преломляются обратно из воздушного облака в космическое пространство и отражаются от поверхности Земли. 15%поглощается в атмосферу. Количество солнечного излучения, приходящегося на единицу площади поверхности перпендикулярно солнечному излучению, часто называют солнечной постоянной, поскольку оно находится вне атмосферы и не зависит от местоположения или времени суток на поверхности Земли.
Однако расстояние до Солнца зависит от года и в некоторой степени варьируется. Количество этого излучения составляет за 1 месяц 1101, 5 ккал! М2* ч, 7 в месяц — это 1174. 7 kcal1m2’h. Поглотитель солнечного излучения часто имеет положение, которое определяется относительно поверхности Земли. Падает солнечный свет. Поверхность, как угол, который меняется в течение дня.
Если поглощением атмосферного излучения пренебречь, то количество излучения, поступающего на единицу такой поверхности, можно рассчитать по углу между нормалями поверхности и направлением солнечного света. На рис. 14-21 показаны результаты таких расчетов для обращенных к югу горизонтальных и вертикальных плоскостей в зависимости от географической широты и времени[l. 274].
Интересно отметить 2 факта. Рис. 14-21. Солнечное излучение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обращенных к югу в разных северных долгот вне атмосферы[l. 388]. Зимой, когда солнечная энергия необходима для обогрева, вертикальные плоскости широтного диапазона, входящие в состав США, получают гораздо больший поток энергии, чем горизонтальные. Этот энергетический поток существенно не меняется в зависимости от географической широты.
На самом деле, это количество энергии не может быть использовано. Потому что часть солнечного излучения поглощается атмосферой или отражается и преломляется обратно в космос. Абсорбция происходит в чистом воздухе, главным образом озоном и водяным паром. Дополнительное (поглощение вызвано частицами пыли. Конечно, последнее во многом зависит от места расположения. Количество солнечного излучения, которое уменьшается за счет поглощения, также зависит от частиц пыли.
Длина пути солнечных лучей через атмосферу, или угол между солнечными лучами и поверхностью Земли (солнечная высота). Инжир. Луна [l. r. o. ] 275] в связи с характерными условиями поглощения в атмосфере * безоблачных зимних дней приведены значения, характеризующие солнечное излучение, перпендикулярное солнечным лучам и расположенное на поверхности Земли. Часть излучения попадает на землю в виде рассеянного астрономического излучения.
Количество этого излучения сильно варьируется. В безоблачные дни примерно 40, 781, 4 ккал /м2-час небесное излучение опускается в горизонтальную плоскость. В пасмурные дни солнечная радиация падает до очень низких значений (не более 1% солнечной дневной радиации). Количество солнечного излучения, которое поглощает поверхность, зависит от ее способности absorb. It следует помнить, что солнечное излучение имеет короткую длину волны, и поглощающая способность такого излучения может существенно отличаться от поглощающей способности длинноволнового излучения, которую можно получить, например, с помощью таблицы.
С-10. Например, на рис. 13-10 показано, что поглощающая способность белой поверхности солнечного излучения значительно меньше, чем у алюминия. Поверхности, которые необходимо защитить от солнечных лучей, должны быть «покрыты белым неметаллическим слоем» (например, крыша автомобиля). Для поглотителей солнечного излучения важно иметь поверхность с высокой поглощающей способностью солнечного излучения, но низкой излучательной способностью длинноволнового излучения, чтобы уменьшить потери тепла от излучения с поверхности.
Большинство поверхностей с высокой поглощающей способностью имеют противоположную тенденцию (см. Рис. 13-9). Национальный Физический институт Израиля создал необходимую качественную поверхность, покрыв металлическую поверхность тонким черным слоем специального материала. Коротковолновое излучение поглощается в этом слое, но длинноволновое излучение проходит через поверхность металла и отражается. Солнечная энергия имеет то преимущество, что она доступна по цене.
С другой стороны, его плотность магнитного потока слишком низка для многих purposes. In в таких случаях необходимо следующее: Измените коллектор, чтобы собрать энергию в одной точке. Для этой цели обычно используются 3 параболических зеркала modified. In в этом разделе мы будем использовать зеркало, как показано на рисунке 1, чтобы установить, какую плотность потока мы получим. 14-23 [л. 276]. Инсоляция входит в зеркало под углом a = 32 минуты. Надевай ботинки /м2. Х.
- Высота солнца, град Рис. 14-22. Направляет солнечное излучение на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам у поверхности Земли в безоблачный зимний день. [Л. 388]. Рис. 14-23. Парабола зеркало солнечной печи. Лучи, попадающие в зеркало вдоль его оси, отражаются в том же направлении. На расстоянии f от вершины «длина фокусного расстояния, равная расстоянию зеркала», создают изображение солнца диаметром d = fa, площадью l /a2/ 4. Излучение также собирается в этой области, поражая другие части поверхности зеркала. Однако не весь падающий свет концентрируется на изображении солнца, поэтому есть определенные потери, связанные с этим процессом.
Луч, падающий в точку на поверхности, под углом решения отражается в виде конуса, ось которого проходит через фокус. Плоскость изображения солнца отсекает овальную область от этого конуса a2r2p cos 0 4 Отношение площади изображения Солнца к этой площади представляет собой отношение излучения, падающего на соль Четкое изображение падающего излучения в точке 7 после отражения в точке 7： потому что футов. (14-45） Меридиональная длина ds-это энергия, отраженная от зеркальной области в виде кольца da в идеальных условиях、 йд = ЧСВ потому что-г-、 Где c-постоянная солнца.
Неравновесные процессы и закон неубывания энтропии. Людмила Фирмаль
И когда я думаю об этом Р 70 а-в cos (0/2） И затем ТМ = 2 * п грех ftds =2rp2sin фут — ^у ’ Как видно из рисунка, для отраженного излучения получено следующее уравнение: йд =c2np2sinftdft. Количество этого излучения, которое концентрируется на изображении солнца, определяется путем умножения этой формулы на величину (14-45). Полная энергия, собранная на изображении солнца зеркалом, найдена путем интегрирования следующего О М = 2itcf * й грех фут•cosft-т / м = zс /2sin2ft.
До этого момента считалось, что энергия, поступающая от солнца, не теряется во время concentration. In дело в том, что такое снижение энергии вызвано поглощением в атмосфере и тем, что отражательная способность зеркальной поверхности меньше 1. In кроме того, потери энергии обусловлены несовершенством геометрии зеркала. Эти 3 фактора рассматриваются 2 факторами эффективности и тг соответственно. Поток тепла собрался в образе солнца. М = 7tc7) avasⁱⁿ2^ » (14-46） Плотность потока (энергия, падающая на единицу площади) определяется путем деления уравнения (14-46) на площадь изображения солнца. 7 = 4 c ^fstn2. 」 Это уравнение можно записать и другим, более понятным способом.
Солнечная постоянная может быть выражена следующим образом: (1⁴ — ⁴⁷ ） tₛ представляет температуру Солнца в виде полного черного тела (6000 СС). Элемент 2/4-коэффициент угла наклона Солнца относительно положения зеркала. Используя это уравнение, плотность теплового потока можно выразить как: Если угол раствора создает зеркало 60°и принимает m] a = 0, 7 и m] r = 0, 8-количество найденного в реальном приборе составляет 42 *1 от величины плотности теплового потока или 42% от потока теплового потока с полностью черной поверхности при температуре Солнца (1, 844, 840 ккал / м2* 4).
Поэтому, если вы используете солнечный коллектор, вы получите высокую плотность магнитного потока. Также интересно рассчитать температуру, при которой точки в положении изображения солнца могут нагреваться с помощью солнечного коллектора при оптимальных условиях. Очевидно, что самая высокая температура точки-это когда предотвращается потеря тепла от задней части зеркала, и нет теплопередачи или конвекции на поверхности, подверженной воздействию солнечного излучения.
В этих условиях теплопотери происходят только за счет излучения. Если приравнять эту потерю тепла к тепловому потоку, идущему от солнца, то получим следующее соотношение: eo⁷ ’m =ao⁷ of ws’ ⁿ2＆- Для серой поверхности поглощение a равно излучательной способности e, а температура объекта равна. (Я-48） Как и прежде, предположим 0-60°. Т) д-0. 7; н о жни «энвила» / Р’nucinkuqq Задачи Положение j4-1. Рассчитайте угловой коэффициент площади с учетом формы диска в месте, указанном на рисунке, и элементов поверхности, которые обмениваются излучением. 14-2, если обе области параллельны и r> 1. 14-2.
Для относительного положения выведем уравнение, определяющее угловой коэффициент между поверхностным элементом и круговым диском. Для этого мы будем использовать операции, описанные в тексте примера, показанного на рисунке. 14-6. 14-3. It показывает коэффициент φ, взятый из кривой d на рисунке. S / d = 3, Если 14-14 справедливо. Коэффициент φ этой кривой такой же, как и угловой коэффициент стенки печи для ряда труб. 14-4. Определите локальный угловой коэффициент между поверхностными элементами стенки печи и трубой в устройстве.
Это 14-14 и по приближению доказывает, что величина φ, определенная из этой цифры s / a = 3, является правильной. 14-5. Если диаметр диска равен расстоянию от элемента, то определяют коэффициент угла теплопередачи между площадным элементом и круговым диском, который находится под углом 45°к окружности. Element. It предполагается, что круглый диск излучает как полностью черный объект, а площадной элемент представляет собой алюминиевую поверхность с кривой пространственного распределения, как показано на рисунке.
13-11. Сравните полученный результат с наклоном 2 черных поверхностей одинаковой формы. 14-6. Формула (14-21), определяющая степень уменьшения черноты системы газ-серая стенка, оказывается правильной. 14-7. На рис. 1 показан теплообмен между различными поверхностями, окружающими камеру сгорания парового котла. 14-15. Этот показатель определяет размеры различных охлаждения и охлаждения поверхностей. Предположим, что ширина камеры сгорания, которая перпендикулярна плоскости рисунка, равна половине длины печи.
Используя пример и§ 14-4 и 14-5 данных, предположим, что газ и пламя в камере сгорания не излучают, не поглощают тепло, а температура угольного пласта в печи составляет 1650°С. Рассмотрим поверхность слоя угля черного цвета, и предположим, что излучательная способность огнеупорной футеровки равна 0, 7. Для расчетов используйте метод, описанный в§ 14-3. 14-8. Используя входной термометр, показанный на рисунке, рассчитайте погрешность, вызванную излучением *, допустимую при измерении температуры воздуха и атмосферного давления при температуре 540°С. 14-18.
Толщина проволоки термопары (железо-Константан) составляет 0, 05 см. Диаметр трубки, окружающей термопару, составляет 1, 25 см. — Диаметр экрана внешнего излучения составляет 2 см. Воздух через термометр всасывается со скоростью 45 м/с. 14-9. It аналитически показано, как применяется метод инвертирования спектральной линии путем отслеживания интенсивности луча, исходящего от абсолютно черного объекта, проходящего через пламя и направленного к спектрометру.
Смотрите также:
| Погрешность, обусловленная излучением при измерениях температуры | Перенос массы |
| Пирометрия | Основные уравнения для смесей двух компонентов |
