Wärmeübertragung Durch Strahlung: Teil 3 Strahlungsübergang in Absorbierenden, Emittierenden Und Streuenden Medien

ISBN-13: 9783540550822 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 358 str.

Robert Siegel; John R. Howell; Joachim Lohrengel

Opis

Das mit dem vorliegenden Teil 3 abgeschlossene dreib{ndige Werk liefert eineausf}hrliche und vollst{ndige Beschreibung der Wbertragung durch Strahlung. Es zeichnet sich durch eine detaillierte Ableitung der Gesetze f}r den Wbergang durch Strahlung, eine sorgf{ltige Darstellung der Bedingungen, denen die Strahlungsgesetze unterliegen, und zahlreiche erl{uternde Beispiele und Aufgaben aus. Band 3 behandelt die Wbertragung von absorbierenden, emittierenden und streuenden Medien. Das Buch wendet sich nicht nur an Studenten der h-heren Semester, sondern vor allem an den planenden Ingenieur zur Fortbildung und zum Nachschlagen.

Spis treści

1 Grundlagen der Strahlung in absorbierenden, emittierenden und streuenden Medien.- 1.1 Einführung.- 1.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 1.3 Physikalische Mechanismen der Absorption, Emission und Streuung.- 1.3.1 Absorption und Emission.- 1.3.2 Streuung von Energie.- 1.3.3 Lumineszenz.- 1.4 Charakteristische Eigenschaften der Strahldichte.- 1.5 Schwächung der Strahlungsenergie durch Absorption und Streuung.- 1.5.1 Extinktionskoeffizient.- 1.5.2 Mittlere Eindringtiefe der Strahlung.- 1.5.3 Optische Dicke.- 1.5.4 Absorptionskoeffizient.- 1.5.5 Wahrer Absorptionskoeffizient.- 1.5.6 Streukoeffizient.- 1.6 Emission von Energie.- 1.7 Einfallende Streustrahlung.- 1.7.1 Phasenfunktion.- 1.7.2 Erhöhung der Strahldichte durch einfallende Streustrahlung.- 1.8 Eigenschaften technischer Gase.- 1.8.1 Absorptionsgrad eines Mediums gleichförmiger Temperatur.- 1.8.2 Emissionsgrad eines Mediums gleichförmiger Temperatur.- 1.8.3 Transmissionsgrad eines Mediums gleichförmiger Temperatur.- 1.9 Postulat vom lokalen thermodynamischen Gleichgewicht.- Aufgaben.- 2 Gleichungen für die Energieübertragung in absorbierenden, emittierenden und streuenden Medien.- 2.1 Einführung.- 2.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 2.3 Transportgleichung.- 2.3.1 Ableitung.- 2.3.2 Integration mit Hilfe eines integrierenden Faktors.- 2.3.3 Strahlungsflußdichtevektor.- 2.4 Energieerhaltung innerhalb eines Mediums.- 2.4.1 Allgemeine Energieerhaltung unter Berücksichtigung von Wärmeleitung und Konvektion.- 2.4.2 Divergenz der Strahlungsflußdichte für Absorption (ohne Streuung).- 2.4.3 Strahlungsgleichgewicht.- 2.4.4 Mittlere Absorptionskoeffizienten.- 2.4.5 Divergenz der Strahlungsflußdichte einschließlich Streuung.- 2.5 Wärmeübertragung und Wärmestromdichten an ebenen Schichten.- 2.5.1 Transportgleichung.- 2.5.2 Strahlungsflußdichte.- 2.5.3 Divergenz der Strahlungsflußdichte.- 2.5.4 Gleichung für die Quellenfunktion.- 2.5.5 Anisotrope Streuung, die unabhängig vom Einfallswinkel ist.- 2.5.6 Isotope Streuung.- 2.5.7 Diffuse Grenzflächen.- 2.6 Graues Medium mit isotroper Streuung.- 2.7 Graues Medium im Strahlungsgleichgewicht.- 2.7.1 Absorbierendes Medium im Strahlungsgleichgewicht mit oder ohne Streuung.- 2.7.2 Streuendes Medium im Strahlungsgleichgewicht ohne Absorption.- 2.7.3 Graues Medium zwischen diffusen grauen Grenzflächen im Strahlungsgleichgewicht.- 2.7.4 Lösung für ein graues Medium zwischen schwarzen oder diffusen grauen Wänden für Strahlungsgleichgewicht und bei bekannten Temperaturen.- Aufgaben.- 3 Näherungslösungen der Gleichungen für die Strahlungsübertragung.- 3.1 Einführung.- 3.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 3.3 Näherungslösungen durch Vernachlässigung von Termen in der Transportgleichung.- 3.3.1 Näherung für transparentes Gas.- 3.3.2 Näherung unter der Annahme eines emittierenden Gases (Emissionsnäherung).- 3.3.3 Näherung für ein kaltes Medium mit geringer Streuung.- 3.4 Strahlungsaustausch zwischen parallelen Platten im Grenzfall des optisch dünnen Mediums.- 3.5 Diffusionsnäherung.- 3.5.1 Vereinfachte Ableitung der Diffusionsgleichung.- 3.5.2 Allgemeine Strahlungsdiffusionsgleichung in einem absorbierenden und emittierenden Medium.- 3.5.3 Anwendung der Diffusionsgleichung.- 3.5.4 Abschließende Bemerkungen zur Diffusionsmethode.- 3.6 Weitere Näherungsmethoden.- Aufgaben.- 4 Mikroskopische Grundlagen der Gaseigenschaften.- 4.1 Einführung.- 4.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 4.3 Absorptionseigenschaften von Gasen.- 4.3.1 Spektrallinienverbreiterung.- 4.3.2 Absorption oder Emission durch eine Spektrallinie.- 4.3.3 Absorption durch Übergänge in das Kontinuum.- 4.3.4 Bandenabsorption.- Aufgaben.- 5 Gasstrahlung in Umhüllungen für technische Anwendungen.- 5.1 Einführung.- 5.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 5.3 Netto-Strahlungsmethode für Umhüllungen, in denen sich isothermes Gas befindet; Spektralbeziehungen.- 5.3.1 Definitionen der spektralen Transmissions- und Absorptionsfaktoren.- 5.3.2 Gleichungen der Theorie für Umhüllungen.- 5.3.3 Wärmebilanz im Gas.- 5.4 Berechnung spektraler geometrischer mittlerer Transmissionsund Absorptionsfaktoren.- 5.4.1 Halbkugel über einem Flächenelement in der Mitte der Grundfläche.- 5.4.2 Stirnfläche eines regulären Kreiszylinders zum Mittelpunkt seiner Grundfläche.- 5.4.3 Mantelfläche eines Zylinders zu einem Flächenelement in der Mitte der Grundfläche.- 5.4.4 Kugel zu beliebigem Flächenelement ihrer Oberfläche oder zur gesamten Oberfläche.- 5.4.5 Unendlich ausgedehnte Platte zu einer Teilfläche einer parallel angeordneten Platte.- 5.4.6 Rechteck zu einem direkt gegenüber parallel liegenden Rechteck.- 5.5 Mittlere Strahlenweglänge für Strahlung zwischen einem Gasvolumen und seiner vollständigen Begrenzung oder zu Teilen davon.- 5.5.1 Mittlere Strahlenweglänge für Gas zwischen parallelen Platten, das auf eine Fläche der Platte strahlt.- 5.5.2 Mittlere Strahlenweglänge für ein kugelförmiges Gasvolumen, das auf jede Fläche der Begrenzung strahlt.- 5.5.3 Strahlung aus dem gesamten Gasvolumen zu seiner gesamten Begrenzung unter der Voraussetzung eines optisch dünnen Gases.- 5.5.4 Korrektion für die mittlere Strahlenweglänge bei nicht optisch dünnem Gas.- 5.6 Gesamtstrahlungsaustausch in schwarzen Umhüllungen zwischen dem gesamten Gasvolumen und dessen Begrenzungen unter Anwendung der mittleren Strahlenweglänge.- 5.6.1 Strahlung vom Gas zu dessen gesamter Begrenzung oder zu Teilbereichen.- 5.6.2 Strahlungsaustausch zwischen dem gesamten Gasvolumen und seiner Begrenzung.- 5.7 Bestimmung des Gesamtstrahlungsaustausches in einer Umhüllung durch Integration der wellenlängenabhängigen Gleichungen.- 5.7.1 Bandengleichungen.- 5.7.2 Transmissions- und Absorptionsfaktoren.- 5.8 Strahlung durch nichtisotherme Gase.- 5.8.1 Curtis-Godson-Näherung.- 5.8.2 Zonenmethode.- 5.9 Strahlung nichtleuchtender und leuchtender Flammen sowie von Partikeln.- 5.9.1 Theoretische Flammentemperatur.- 5.9.2 Strahlung nichtleuchtender Flammen.- 5.9.3 Strahlung leuchtender Flammen, Strahlung durch leuchtende Flammen hindurch und durch Partikel enthaltende Gase.- Aufgaben.- 6 Wärmeübertragung durch Strahlung, Leitung und/oder Konvektion.- 6.1 Einführung.- 6.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 6.3 Strahlung und Wärmeleitung.- 6.3.1 Parameter für die kombinierte Wärmeübertragung durch Leitung und Strahlung.- 6.3.2 Energiebilanz.- 6.3.3 Planparallele Schicht.- 6.3.4 Einfache Addition der durch Leitung und Strahlung übertragenen Anteile der Wärmeübertragung.- 6.3.5 Diffusionsmethode.- 6.4 Konvektion, Leitung und Strahlung.- 6.4.1 Grenzschichtprobleme.- 6.4.2 Kanalströmung.- 6.5 Ausgleichsprobleme.- Aufgaben.- 7 Strahlungsverhalten von Fenstern, Beschichtungen und halbdurchlässigen Körpern.- 7.1 Einführung.- 7.2 Größen, Größensymbole, SI-Einheiten.- 7.3 Durchlässigkeit, Absorption und Reflexion von Fenstern.- 7.3.1 Aus einer einzelnen Schicht bestehendes Fenster oder eine durchlässige Schicht der Dicke l>? (ohne Interferenzeffekte).- 7.3.2 Mehrfachfenster in paralleler Anordnung.- 7.3.3 Ergebnisse für die Durchlässigkeit paralleler Mehrfachverglasungen.- 7.3.4 Wechselwirkung zwischen strahlungsdurchlässigen Platten und einer absorbierenden Platte.- 7.4 Umhüllungen mit teildurchlässigen Fenstern.- 7.5 Einfluß von Beschichtungen und dünnen Filmen auf Oberflächen.- 7.5.1 Beschichtungen ohne Auftreten von Interferenzeffekten.- 7.5.2 Nichtabsorbierende, dielektrische dünne Schicht mit Auftreten von Welleninterferenzen.- 7.6 Auswirkungen auf das Strahlungsverhalten innerhalb des Mediums, wenn dessen Brechzahl von Eins abweicht.- 7.6.1 Einfluß der Brechzahl auf die Strahldichte.- 7.6.2 Einfluß des Winkels der Totalreflexion.- 7.6.3 Grenzflächenbedingungen für Strahlung innerhalb einer ebenen Schicht.- Aufgaben.