Главная  Теории теплообмена излучением 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156

ности приходится на угол = 85° в отличие от гладких поверх-ностей,для которых максимум имеет место ири Р^ = Р- Теория показывает, что это отклонение от зеркального отражения, кото-

2,4 2,0 1,6 ,2 0,8 0,4

> 1

1

Аиффузная поверхность

Р, гроЭ Jn\

-80 -60 -40

-20 0 20 40 60 80

Рг, граЭ

Фиг. 5.6. Двунаправленная отражательная снособность в плоскости надения

ири различных углах падения [14]. Материал - алюминий 2024-T4 с алюминиевым покрытием; среднеквадратичная высота шероховатости Оо = 1,3 мкм; длина волны падающего излучения Я = 0,5 мкм. р' (К =

= 0,5 мкм, Зг. Or = е -(- лУр'х = 0,5 мкм, Зг = 3, Or = 6 -- я) - отношение двунаправленной отражательной способности к двунаправленной отражательной способности при зеркальном отражении; 3 - угол падения; Зг - угол отражения.

рое имеет место при больших оптических шероховатостях и больших углах падения, является результатом взаимного экранирования элементами шероховатости.

5.3.5. Влияние загрязнения поверхности

Под загрязнением поверхности будем понимать любой вид загрязнения, изменяющий свойства оптически гладкой поверхности чистого металла. Наиболее часто встречающимся типом загрязнения являются тонкие слои постороннего вещества, отложившегося на поверхности либо в результате адсорбции (как в случае паров воды), либо в результате химической реакции. Характерным примером последнего является наличие на поверхности металла тонкого слоя окисла. Так как диэлектрики, как

сз. 0,1

0,01

а

е \

о \


I ,1,1.1.1 I . I I , 111,1

>, мкм

фиг. 5.7. Влияние слоя окисла на направленную спектральную степень

черноты титана.

Угол, определяющий направление излучения, 25°. Поверхность полированная; среднеквадратичная высота шероховатости 0,05 мкм; температура 294 К. О данные для веокис-

расчет по формуле

ленного титана [6]; □ данные для неокислеввого титана [26]; .

хагена - Рубенса (4.77);.---поверхность, покрытая слоем окисла толщиной 0,0Ь мкм

[26]; ix ~ ~ направленная спектральная степень черноты; Я - длина волны.


Фиг. 5.8. Влияние окисления на спектральную степень черноты в направлении нормали для инконеля X [5]. 1 - окисленная поверхность; 2 - поверхность, очищенная в состоянии поставки; з-поли* роваввая поверхность; в' (Я) - спектральная степень черноты в направлении нормали; X - длина волны.



0,9 0,8 0,7 0.6 0,5 0,4 0,3 - 0,2 -%\

ЭТО будет показано в разд. 5.4, имеют в общем случае высокие значения степени черноты, то наличие слоя окисла или другого неметаллического вещества обычно увеличивает степень черноты идеального во всех других отношениях металлического тела.

На фиг. 5.7 приведены данные но направленной спектральной степени черноты титана под углом 25°, отсчитываемым от нормали к поверхности. Экспериментальные точки относятся к неокислен-ному металлу, а сплошная линия представляет собой степень

черноты в идеальном случае, рассчитанном с помощью электромагнитной теории. Пунктирная кривая, расположенная выше экспериментальных точек, соответствует экспериментальной степени черноты при наличии слоя окисла толщиной 0,06 мкм. Можно видеть, что на большей части рассматриваемого диапазона длин волн степень черноты почти вдвое больше степени черноты чистого вещества. На фиг. 5.8 показано аналогичное увеличение спектральной степени черноты в направлении нормали окисленной поверхности инконеля X по сравнению с полированным металлом.

На фиг. 5.9 и 5.10, а показано влияние окисления на интегральную степень черноты в направлении нормали для нержавеющей стали и на полусферическую интегральную степень черноты меди. Хотя происхождение слоя окисла не указано, совершенно очевидно большое влияние поверхностного окисления. Более точные сведения о влиянии слоя окисла приведены на фиг. 5,10, б и 5.11, на которых представлены интегральная степень черноты в направлении нормали для меди и полусферическая интегральная степень черноты алюминия. Даже слой окисла толщиной несколько лгакрон приводит к существенному увеличению степени черноты. Для окисленного алюминия результаты тина представленных па фиг. 5.11 получены Бренноном и Голдстейном [15].

На фиг. 5.12 показан примерный характер зависимости на-нравленной интегральной поглощательной способности анодированного алюминия от угла падения р излучения, испускаемого источниками с различными температурами. Величина p.i (Р) пред- ставляет собой долю энергии падающего излучения, которая отра-

300 400 500 600 700 Тд, К

Фиг. 5.9. Влияние состояния новерхности и ее окисления на интегральную степень черноты в направлении нормали для нержавеющей стали типа 18-8 [5].

1 - пйокоструйная обработка, атмо-, оферное воздействие и окисление при 816° С; г - обработка кислотой и атмосферное воздействие; з - полированная поверхность; 4 - неполированная поверхность;

€ (Гд) - интегральная степень черноты в направлении нормали; - температура.

0,8 0,6 -


300 400 500 600 700 а Тд, к


1 2 3 4 5 6

Тошцино окисленного с/юямеди, мкм

Фиг. 5.10. Влияние слоя окисла на излучательные свойства меди.

а - влияние слоя окисла на полусферическую интегральную степень черноты меди [1]; 1 - черный окисел; 2 - сильно окисленная поверхность; 3 - слегка окисленная поверхность; 4 - полированный (чистый) металл; £ (д) - полусферическая интегральная степень черноты; - температура; б - влияние толщины слоя окисла на интегральную степень черноты меди в направлении нормали при 96° С [15]; £ (Тд = 96° С) - интегральная степень черноты в направлении нормали.




о 2 4 6 8 10 Толщина пленки окисло, мкм

Фиг. 5.11. Влияние пленки окисла, нанесенной электролитический способом, на полусферическую интегральную степень черноты алюминия. Температура 37,8° С [1].


[1 - р^(3)]/(1 - п'

Фиг. 5.12. Примерный характер зависимости направленной интегральной поглощательной способно)сти анодированного алюминия при Комнатной температуре. Кривые нормализованы относительно значения направленной интегральной поглощательной способности при падении излучения в направлении нормали 27]. В - угол падения излучения.

жается зеркально. Поэтому 1 - ps (Р) представляет собой долю энергии надаюпдего излучения, которая поглощается и отражается во всех остальных направлениях. В случае исследованных образцов энергия излучения, отраженного во всех этих направлениях, составляла всего лишь несколько процентов. Поэтому величину 1 - ps (Р) на фиг. 5.12 можно рассматривать с достаточно хорошей степенью точности как направ.ленную интегральную поглощательную способность. Все приведенные кривые построены в относительном виде так, что при = О они проходят через единицу. При


0,4 0,6 0,8 1

, мкм

фиг. 5.13. Полусферическая спектральная отражательная способность алюминия с покрытием из сернистого свинца при падении излучения в направлении нормали [28].

Масса покрытия, приходящаяся на единицу площади, составляет 0,68 мг/см; 1 - алюминий без покрытия; 2 - дендритовая кристаллическая структура. 0.1 мкм; 3 - кубическая кристаллическая структура 0,6 мкм. - полусферическая спектральная отражательная способность; x - длина волны.

этом выявляется форма кривых, что имеет существенное значение. При низких температурах источника падающее излучение соответствует в основном длинноволновой части спектра. Тонкая пленка окисла на анодированной поверхности слабо влияет на это падающее излучение, п поэтому образцы ведут себя так же, как п не имеющий покрытия металл, и их поглощательная снособность велика при больших углах р. При высоких температурах источника, когда падающее из.лучение соответствует в основном коротковолновой части спектра, тонкая пленка окисла оказывает существенное в.лияние, и поверхность ведет себя уже как неметалл, поглощательная снособность которого уменьшается с увеличением угла р.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов