дающие определенными радиационными свойствами. К последним относятся сиектральна-селективные поверхности, которые широко применяются в ряде практических устройств, используемых, например, для концентрации солнечной энергии.

Следует упомянуть о некоторых других, не рассмотренных здесь факторах, которые могут оказывать влияние на радиационные свойства. Хорошо известно, например, что значительные изменения в радиационных свойствах могут быть вызваны действием ультрафиолетовых, космических, у-лучей, при бомбардировке нейтронами, протонами, а также иод действием солнечного ветра. Эти воздействия становятся первостепенными при конструировании космических кораблей.

Наконец, следует сделать некоторые замечания относительно измерения радиационных свойств. Мы уже отмечали, что проведено сравнительно мало точных измерений направленных спектральных характеристик. Это связано с одной из многих практических трудностей, заключающейся в том, что при измерении направленных характеристик энергия, которую нужно зарегистрировать и которая заключена в небольшом телесном угле, включающем заданное направление, сама по себе очень мала. При определении направленных спектральных характеристик измеряется только часть этой малой энергии, заключенная внутри интервала длин волн, поэтому приходится регистрировать еще меньшую энергию. Незначительные абсолютные погрешности, допущенные при измерении этой энергии, могут привести к большим относительным ошибкам при определении направленных характеристик. Кроме того, разброс данных, полученных для таких комбинированных направленных спектральных свойств, мешает их обобщению. Эти и подобные им проблемы делают область измерения терморадиационных свойств наиболее сложной и трудоемкой областью исследований.

Литература

.1. Gubaroff G. G., Janssen J. Е., Torberg R. Н., Thermal Radiation Properties Survey, 2d ed., Honeywell Research Center, Minneapolis, 1960.

2. Свет Д. Я., Температурное излучение металлов и некоторых веществ Изд-во Металлургия , М.. 1964.

3. Goldsmith А., Waterman Т. Е., Thermophysical Properties of Solid Materials, WADC TR 58-476, Armour Research Foundation, Jan., 1959.

4. Мак-Адамс В. X. Теплопередача, Металлургиздат, 1961, стр. 87 - 175

5. Wood W. D., Deem H. W., Lucks C. F., Thermal Radiative Properties, Plenum Press, Plenum Publishing Corporation, New Yorli, 1964.

6. Edwards D. K., Calton I., Radiation Characteristics of Rough and Oxidized Metals, Advan. Thermophisical Properties Extreme Temp. Pressures (S. Gratch, ed.), ASME, 1965, 189-199.

7. Садыков Б. С, О температурногг зависимости излучательно!! способности металлов, ТВТ, 3, № 3, 352-356 (1965).

8 Davies Н., The Reflection of Electromagnetic Waves from a Rough Surface, Proc. Inst. Elec. Engrs. {London), 101, 209-214 (1954).

9. Porteus J. O., Relation between the Height Distribution of a Rough Surface and the Reflectance at Normal Incidence, /. Opt. Soc. Am., 53, № 12, 1394-1402 (1963). , .

10. Beckmann P., Spizzichino A., The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces, The Macmillan Co., New York, 1963.

11. Houchens A. F., Hering R. C, Bidirectional Reflectance of Rough Metal Surfaces, Progr. Astronautics and Aeronautics: Thermophysics Spacecraft Planetary Bodies, vol. 20, 1967, 65-89.

12 Smith T. F., Hering R. G., Comparison of Bidirectional Measurements and Model for Rough Metallic Surfaces, Fifth Symp. Thermophysical Properties (ASME), Boston, Mass., Oct., 2, 1970.

13. Торренс К. Э., Спэрроу Э. М., Незеркальные пики в пространственном распределении отраженного теплового излучения. Труды амер. о-ва инж.-мех., сер. С, Теплопередача, № 2, 81 (1966).

14. Torrance К. Е., Sparrow Е. М., Theory for Off-Specular Reflection from Roughened Surfaces, Opt. Soc. Am., 57, № 9, 1105-1114 (1967).

15. Бренной P. P. мл., Голдстейн P. Дж., Степень черноты оксидных пленок на металлической подложке. Труды амер. о-ва инж.-мех., сер. С, Теплопередача, № 2, 49 (1970). , .

16. Liebert С. Н., Spectral Emittance of Aluminum Oxide and Zmc Oxide on Opaque Substrates, NASA TN D-3115, 1965.

17 Cox R. L., Radiant Emission from Cavities in Scattering and Absorbing Media, SMU Research Rep. 68-2, Southern Methodist University Institute of Technology, Dallas, Tex., Oct. 1968.

18. Сэрофим A. Ф., ХотеллХ. К., Лучистый теплообмен между поверхностями не подчиняющимися закону Ламберта, Труды амер. о-ва инж.-мех., сер. С, Теплопередача, 88, № 1, 41-48 (1966).

19. Sparrow Е. М., Lin S. L., Radiation Heat Transfer at a Surface Having Both Specular and Diffuse Reflectance Components, Int. J. Heat Mass Transfer, 8, 769-779 (1965). . , ,

20 Saari J. M., Shorthill R. W., Review of Lunar Infrared Observations, m S. F. Singer (ed.). Physics of the Moon, vol. 13, AAS Science and Technology Series, 1967. , ,

21 Harrison J. K., Non-Diffuse Infrared Emission from the Lunar burtace. Int. J. Heat Mass Transfer, 12, 689-697 (1969).

22. Liebert C. H., Spectral Emissivity of Highly Doped Silicon, paper № 67-302, AIAA, April 1967. ,

23. Seban R. A., Thermal Radiation Properties of Materials, pt. Ill, WADD TR-60-370, University of California, Berkeley, Aug. 1963.

24. de Vos J. C, A New Determination of the Emissivity of Tungsten Ribbon, Physica, 20, 690-714 (1954).

25. Бпркбэк P. K., Эккерт Э. P. Г., Влияние шероховатости металлических поверхностей на угловое распределение отраженного монохроматического излучения. Труды амер. о-ва инж.-мех., сер. С, Теплопередача, 87, № 1, 102-114 (1965). . , п . ,

26. Edwards D. К., de Volo N. В., Useful Approximations for the Spectral and Total Emissivity of Smooth Bare Metals, Advan. Thermophysical Properties Extreme Temp. Pressures (S. Gratch, ed.), ASME, 1965, 174- 188

27 Munch B. Directional Distribution in the Reflection of Heat Radiation and its Effect in Heat Transfer, Ph. D. thesis, Swiss Technical College of Zurich, 1955. , . Ti

28. Williams D. A., Lappin T. A., Duffie J. A., Selective Radiation Properties of Particulate Coatings, /. Eng. Power, 85, № 3, 213-220 (1963).

190 . Глава 5

29. Ohlsen P. E., Etamad G. A., Spectral and Total Radiation Data of Various Aircraft Materials, Rep., NA57-330, North American Aviation, July 23, 1957.

30. Орлова H. C, Фотометрический рельеф лунной поверхностп. Астрономический журнал, 33, № 1, 99-100 (1956).

31. Long R. L., А Review of Recent Air Force Research on Selective Solar Absorbers, /. Eng. Power, 87, № 3, 277-280 (1965).

32. Hibbard R. R., Equilibrium Temperatures of Ideal Spectrally Selective Surfaces, Solar Energy, 5, № 4, 129-132 (1961).

33. Shaffer L. H., Wavelength-Dependent(Selective) Processes for the Utilization of Solar Energy, /. Solar Energy Sci. Eng., 2, № 3, 4, 21-26 (1958).

34. Gardon R., The Emissivity of Transparent Materials, /. Am. Ceram. Soc, 39, № 8, 278-287 (1956).

35. Dunkle R. V., Thermal Radiation Characteristics of Surfaces, in J. A. Clark (ed.), Theory and Fundamental Research in Heat Transfer, 1-31, Pergamon Press, New York, 1963.

36. Перлмуттор M., Хауэлл Дж. P., Поверхностп с точной направленностью излучения илп поглощения, Труды амер. о-ва инж.-мех., сер. С, Теплопередача, 85, № 3, 114-115 (1963).

37. Brandenberg W. М., Clausen О. W., The Directional Spectral Emittance of Surfaces between 200° and 600° C, Symp. Thermal Radiation Solids, S. Katzolt (ed.), NASA SP-55 (AFML-TDR-64-159), 1965.

1. Спектральную поглощательную способность в направлении нормали для селективной поверхности SiO - А1 можно приближенно представить кривой, приведенной на фиг. 5.25. В направ.тении нормали на поверхность падает поток излучения плотностью q. Равновесная температура на поверхости равна 1111 К. Принять, что = ос?. (Р =0). Каково значение q, если источником излучения является серое тело при температуре 3333 К? Ответ: 10 219 Вт/м^.

Те=1111К---

Поверхностк -SiO-Al

~ - Идеальная изоляи,ия с обратной стороны

2. Свойства некоторой серой поверхности зависят от наиравления, как показано ниже. Величина а' изотропна относительно угла 9.

Радиационные свойства реальных .материалов Р = 0

а' (0)0,5--

4eiAiy равно отношение а' ф = 0)/£ (отношение направленной поглощательной способности к полусферической степени черноты) для этой поверхности?

Чему равна равновесная температура тонкой пластины, обладающей указанными выше свойствами, если она находится на земной орбите вокруг Солнца и на нее действует поток солнечного излучения с поверхностной плотностью 1394 Вт/м^? Принять, что пластина ориентирована перпендикулярно солнечным лучам и идеально изолирована со стороны, противопо.тюжной Солнцу.

Чему равна равновесная температура, если пластина расположена под углом 60° к солнечным лучам?

Изолиробанная поберхнйсть

г. Чему равна равновесная температура, если пластина расположена перпендикулярно солнечным лучам, но не изолирована? Принять, что пластина очень тонкая и имеет с обеих сторон одинаковые направленные характеристики. Ответы: а. 1,8; б. 456 К; в. 222 К; г. 383 К. 3. Нагреватель для воды состоит из стеклянной пластины толщиной 10 мм с абсолютно черной нижней поверхностью, которая находится в идеальном контакте с водой. Оценить температуру воды, если солнечное излучение падает по нормали. (Считать, что для оценки свойств стекла можно воспользоваться фиг. 5.27

и что стекло совершенно прозрачно при более коротких длинах волн по сравнению с приведенными на графике. Пренебречь отражениями на внутренних поверхностях стекла.)

Солнечное излучение

быть принята одинаковой. Внешняя селективная поверхность сферы состоит из SiO - А1 (пример 5.2) с пороговой длиной волны 1,5 мкм. Свойства поверхности не зависят от угла. Чему равна равновесная температура поверхности, если тепло передается только излучением? Как зависит эта температура от диаметра сферы?

Требуется поддерживать поверхность сферы при температуре 667 К. Какой мощности должна быть подводимая к сфере электрическая энергия, чтобы удовлетворялось это условие?

Ответы: 564 К; 82 Вт.

Плоская цистерна для бензина подвергается действию падающего в основном в наиравлении нормали к верхней части цистерны солнечного излучения. Цистерна покрашена белой краской, отражательная способность которой приведена на фиг. 5.28. Оценить равновесную температуру цистерны. (Пренебречь испускаемым и отраженным излучением Земли. Не учитывать свободную или вынужденную конвекцию воздуха, хотя она и будет заметной.) Какой будет температура цистерны, если верхняя часть ее покрашена, как и ранее, белой краской, а на боковые стороны нанесено серое покрытие со степенью черноты 0,9? Какой будет температура, если на всю цистерну нанести серое покрытие?

Солнечное излучение

i . , i i

5. Вращающаяся сфера диаметром 30,5 мм находится на земной орбите и подвергается воздействию солнечного излучения. Вследствие вращения сферы температура ее поверхности может