У меня есть пара текстов по термодинамике и лучистой энергии, но мне трудно понять из них, как работает поглощение и отражение энергии.
Интересующей областью является нагрев сплавов черных металлов до рабочих температур, которые составляют примерно от 300°F до 2500°F.
При этих температурах большая часть лучистой энергии, по-видимому, излучается в ближнем инфракрасном спектре, но по мере повышения температуры все большая и большая доля излучается в видимом спектре.
Вопрос 1: Зеркало будет отражать почти всю энергию видимого спектра, и я понимаю, что оно может отражать и инфракрасную энергию. Является ли отражение инфракрасной энергии от зеркала таким же полным, как и для энергии в видимом спектре? Если нет, то какая часть не отражается для данной длины волны ближнего инфракрасного диапазона?
Вопрос 2: Давайте представим, что у нас есть кусок металла, наиболее горячий на поверхности при некоторой радиационной температуре, например 2000F, но его сердцевина холоднее, скажем, 500F, так что существует температурный градиент. Зеркало помещается прямо рядом с металлическим стержнем, заставляя лучистую энергию от стержня отражаться обратно к нему. (Предположим, что существует вакуум или какие-либо другие средства предотвращения внешней конвекции, так что теплоотдача от стержня происходит исключительно за счет излучения.) Предположительно, почти вся отраженная энергия будет повторно поглощаться металлом, поскольку он имеет неотражающая поверхность. Потерей будет только та энергия, которая либо не попадает в зеркало, либо отражается зеркалом через зазор между бруском и зеркалом. Ясно, что чем меньше разрыв, тем меньше потери. Поэтому, будет своего рода градиентная система, в которой тепло от поверхности стержня идет в двух направлениях: к зеркалу или мигрирует за счет теплопроводности к сердечнику. Часть, обращенная к зеркалу, вернется (с небольшой потерей зазора) и будет повторно поглощена, поэтому тепло будет как бы отражаться между зеркалом и стержнем. Итак, у нас есть две скорости: скорость проводимости к сердечнику и скорость потерь в зазоре между стержнем и зеркалом.Как я могу математически смоделировать эти две скорости в виде дифференциального уравнения и, таким образом, вычислить скорость чистой проводимости к сердечнику?
Сегодня используется программа мультифизического моделирования. Для отражения ИК требуются специальные зеркала; часто используется золото, но не при этих температурах.
Вы можете использовать формулу черного тела для грубой оценки спектрального выхода; затем найдите материалы, которые могут выдерживать тепло, а также эффективно отражать.
CuriousOne