Эффективный коэффициент излучения е' сферической полости

If О

0.1 0.2 0,3 0.4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0

Коэффициент излучения е поверхности стенки

Для сферической полости разность a/S - a/Sg близка к нулю и формула <3.1) получает более простой вид:

а

(3.1а)

В табл. 3.3 представлены результаты расчета эффективного коэффициента излучения сферической полости при 2r/D = 0,1...1 и е = 0,5...0,95 [41-Эта таблица показывает, что сферическая полость является хорошим имитатором абсолютно черного тела. Так, например, при 2r/D = 0,2 и е = 0,55 С,7 и 0,9 эффективный коэффициент излучения равен соответственно 0,990; 0,996 и 0,999.

© Огол при вершине конуса f 10° is zsss

дюо

fl LJ-1 М I I Ml j

0,0f 0,0г Dps DID\

0,154030 20 15 10 8 5 4 3 0,70 0,90 0,95 OfS 0,995

рис. 3.5. Номограмма для расчета эффективного коэффициента излучения полости по методу Гуффе.

Коэффициент излучения е поверхности стенки

0,75

0,90

Сферическая полость недостаточно удобна для создания излучателя простой конструкции и часто на практике заменяется цилиндрической полостью конечной длины. Эффективный коэффициент излучения такой полости достигает 0,99 при коэффициенте излучения стенок 0,5...0,9 (табл. 3.4 и 3.5). Излучение полости всегда больше, чем плоской поверхности при той же температуре. Эффект полости возрастает с увеличением ее длины, но даже для неглубокой полости (LI2r - 2...3) при е 0,75 эффективный коэффициент излучения в' > 0,93. Наибольшая доля излучения цилиндрической полости приходится на ее дно, поэтому в эталонных цилиндрических излучателях следует жестко фиксировать температуру дна и добиваться его однородности. Точность поддержания температуры стенок играет меньшую роль.

0,25 0,50 1,0

3,0 4,0

0,657 0,742 0,808 0,833 0,836 0,837

0,849 0,895 0,923 0,931 0,932 0,932

0,943 0,962 0,972 0,975 0,975 0,975

Таблица 3.5

Эффективный коэффициент излучения е' цилиндрической полости

I S I 6 I

I 10 I 12

0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,234 0,392 0,515 0,613 0,696 0,769 0,834 0,893 0,948

0.424 0,607 0.737 0,790 0.846 0,889 0.924 0,953 0.979

0.620 0,764 0,852 0,885 0,917 0,941 0,961 0,976 0,989

0,748 0,858 0,911 0,933 0,952 0,965 0,977 0,986 0,994

0,839 0,912 0,943 0,958 0,970 0,978 0,986 0,991 0,996

0,894 0,943 0,962 0,973 0.980 0,985 0.990 0,994 0,997

0,929 0,961 0,974 0,981 0,986 0,990 0,993 0,996 0,998

0,950 0,972 0,981 0,986 0,990 0,992 0,995 0,997 0,998

0,964 0.980 0,986 0,990 0,992 0,994 0,996 0,997 0,999

0,974 0,985 0,989 0,991 0,994 0,995 0,997 0,998 0,999

0,984 0,990 0,993 0,994 0,996 0,997 0,998

Эффектом почернения цилиндрической полости об>ясняют повышение излучательной способности пористых материалов. Мелкие отверстия на пористой поверхности можно рассматривать как цилиндрические полости, повышающие коэффициент излучения пористой поверхности. Так, например, коэффициент излучения пористой бронзы после окисления при температуре / > 170° С достигает 0,57...0,63, в то время как шлифованная бронза имеет коэффициент излучения порядка 0,04.

Данные табл. 3.4 аппроксимируются аналитическим выражением

2г

-=Уе-еехр[-(а-4-6е)1пе-(dlne+0,5)ln(l -е')], (3.2)

где а = 0,482; b = 0,218; d = 0,0737.

Для диафрагмированной цилиндрической полости эффективный коэффициент излучения рассчитывают по формуле первого приближения:

в' = 1-

(3.3а)

Эффективный коэффициент излучения е' цилиндрической полости

Значения коэффициента Q в формуле (З.Зб)

Таблица 3.7

Эффективный коэффициент излучения е' цилиндрической полости, излучающей через круглое отверстие в боковой поверхности

Коэффициент излучения 8 поверхности стенки

0,5 0,6

0,95

0,2 0.3 0.4 0.5 0,6 0,7 0.8 0,9 1.0

0,998 0.991 0,980 0,964 0,944 0,919 0,890 0,856 0,818 0,775

0,998 0,993 0,984 0,972 0,956 0,937 0,914 0,888 0,858 0,825

0,999 0,995 0,984 0,980 0,969 0,955 0,939 0,920 0,899 0,875

0,999 0,996 0,991 0,984 0,975 0,964 0.951 0.936 0.919 0,900

>0.999 0,997 0,993 0,988 0,981 0.972 0,963 0.952 0.939 0,925

>0,999 0,998 0,995 0,992 0.987 0.982 0,975 0,968 0,959 0.950

>0,999 0,999 0.998 0,996 0.994 0,991 0,988 0,984 0,980 0,975

>0,999 >0.999 0,999 0.998 0,997 0,996 0,994-0.992 0,990 0,987

или второго приближения:

е' = 1-

(LIrf

(З.Зб).

где гд - радиус диафрагмы; р - коэффициент отражения материала стенк полости; Q - коэффициент, взятый из табл. 3.6 [4].

В табл. 3.7 и 3.8 приведены значения эффективного коэффициента излучения цилиндрической полости, излучающей через круглое и прямоугольное отверстие в боковой поверхности [29к Такие модели абсолютно черного-тела используют для градуировки пирометров и для специальных исследований. Трубку изготовляют из металла или из керамики и нагревают электрическим током. Излучение малого отверстия в ее цилиндрической части-весьма близко к излучению абсолютно черного тела. При работе со спектральными приборами удобнее иметь отверстие в виде длинного узкого прямоугольника, подобного щели спектральных приборов. В табл. 3.8 Li обозначена-длина равномерно нагретой части трубки с открытыми концами (обычно-> 0.5L).

Цилиндрическая полость является наиболее удобной с точки зрения-конструктивного оформления черного тела. Стремление иметь большее отверстие излучения при сравнительно малой длине полости привело к конструкции конического и гофрированного дна. Коническое дно увеличивает размеры излучателя и неудобно для обеспечения одинаковой температуры