Теплопритоки к жидкому хладагенту. Лучистый теплообмен

может происходить как в видимой (0,4 − 0,76 мкм), так

и в инфракрасной (0,76 − 420 мкм) областях спектра. Последнюю разделяют на три части: ближнюю с длинами волн 0,76 − 15 мкм, среднюю (15 − 100 мкм) и дальнюю (100 − 420 мкм).

Для области низких температур характерны процессы переноса тепла волнами длиной 0,76 − 100 мкм.

(коэффициенты поглощения и излучения равны единице) в условиях теплового равновесия

подчиняется закону Стефана – Больцмана:

q = σT4

где q в Вт/м2,
σ = 5,67⋅10-8 Вт/(м2⋅К4) – постоянная Стефана – Больцмана,
Т – температура абсолютно черного тела.

излучения у которых ε = const< 1,
закон Стефана –

Больцмана также справедлив и имеет вид

q = εσT4

металлы с наименьшим электрическим сопротивлением обладают наименьшим коэффициентом излучения,

у сплавов ε больше, чем у чистых металлов,

с понижением температуры ε уменьшается,

загрязнение поверхностей увеличивает ε.

потока (плотность потока излучения) от пластины с температурой Т2 к

пластине с температурой Т1 равна:

Здесь ε1, ε2 – коэффициенты излучения тел с температурами соответственно Т1 и Т2.

при наличии экранов с различными значениями ε применяется общее выражение:

где

ε1,2 – приведенный коэффициент излучения тел с температурами соответственно Т1 и Т2; εi – коэффициент излучения i-го экрана.
В частном случае, когда в системе n одинаковых экранов, коэффициент теплового излучения, а значит, и плотность потока излучения уменьшается в n+1 раз.

При разработке ЭВТИ руководствуются следующими принципами:
с целью уменьшения числа экранов,

необходимо выбирать материал с возможно меньшим коэффициентом излучения.
Таким требованиям удовлетворяют медь, алюминий, серебро, золото;
- основная расчетная формула (2.19) справедлива в случае теплового равновесия между нагретыми телами, охлаждаемыми телами и экранами. Следовательно, чтобы время установления этого равновесия было как можно меньше, теплоемкость и масса экранов должны быть минимальны. На практике это означает, что экраны должны иметь минимально возможную толщину.

и прокладки.
Отражательным экраном является полиэфирная пленка толщиной 3÷12 мм,

имеющая алюминиевое покрытие около 50 нм с каждой стороны.

Коэффициент излучения такого экрана равен εЭ ≈ 0,02.

Прокладка, разделяющая экраны, выполнена на основе минеральных и синтетических волокон с малым коэффициентом теплопроводности. Масса прокладок составляет ~10 г/м2, толщина 35÷50 мкм. При монтаже криостатов ЭВТИ наматывается на охлаждаемую поверхность с плотностью укладки 20÷40 слоев на сантиметр. При этом отражательные слои разделены тепловой прокладкой и, следовательно, имеют разную температуру.

необходимо учитывать, какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одним телом,

падает на другое тело. В простых геометриях, встречающихся на практике (коаксиальные цилиндры, концентрические сферы и т.п.), при вычислении приведенного коэффициента излучения расчет учитывает геометрический фактор, который чаще всего равен отношению площадей вогнутого и выпуклого тел.

ε1, ε2 – коэффициенты излучения охлаждаемых и нагретых тел; εЭ –коэффициент излучения экранов; n – число экранов; S1, S2 – площади соответственно выпуклого, вогнутого тела и Sэ - площадь экрана.