ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Излучательные свойства пламен из "Основные характеристики горения" Спектр излучения пламени в общем случае состоит из линий, полос и сплошного фона. Линейчатый спектр обусловлен излучением или поглощением света свободными атомами вследствие переходов, электронов в них, причем каждая линия соответствует переходу из одного состояния в другое. Полосатые спектры в УФ-и видимой областях соответствуют электронным переходам в молекулах. Эти переходы определяют место системы полос в целом. [c.16] Электронные переходы в молекулах сопровождаются одновременным изменением колебательной и вращательной энергии, вследствие чего каждый электронный переход в молекуле дает ряд полос, состоящих из большого числа близко расположенных линий, обусловленных изменением колебательной и вращательной энергии молекулы. Изменения колебательной энергии молекулы определяют место отдельных полос в системе. Изменения вращательной энергии молекулы определяют тонкую структуру отдельных полос. Полосатые спектры в близкой ИК-области обусловлены только изменением колебательной и вращательной энергии молекул, а спектры в далекой ИК-области вызваны изменениями только вращательной энергии. [c.16] Пламена с преобладающим сплошным спектром, как правило, имеют белый цвет либо слабо выраженные цветовые оттенки. Поскольку энергия таких пламен излучается в широких участках спектра, то с их помощью удается получать источники, излучающие (по сравнению с другими пламенами) наибольшее количество энергии на единицу массы сжигаемого топлива. Пламена этого типа используют, например, в осветительных и фотоосветитель-ных средствах, а также в качестве источников излучения в ИК-области спектра. [c.17] Пламена второго типа могут быть бесцветными (т. е. практически неизлучающими в видимой области спектра) и с цветовыми оттенками. Цветные пламена используются в сигнальных и трассирующих средствах. Пламена второго типа, как правило, излучают значительно меньшее количество энергии на единицу массьг сжигаемого топлива, чем пламена первого и третьего типов. [c.17] Пламена третьего типа имеют обычно ярко выраженные цветовые оттенки и используются в осветительных и трассирующих средствах, а также в качестве источников излучения в ИК- области спектра. По энергии, излучаемой пламенем, пламена этого типа занимают промежуточное положение между пламенами первого и второго типа. [c.17] Следует отметить, что разделение пламен на три типа возможно для конкретного диапазона длин волн излучаемого спектра, так как Одно и то же пламя может быть отнесено, например, к первому типу в одном спектральном диапазоне и к иному типу в другом спектральном диапазоне. Это связано с тем, что соотношение между линейчатым, полосатым и сплошным участками в спектре может быть разное в различных областях спектра. [c.17] Основной характеристикой электромагнитных колебаний является длина волны X или частота V, которые связаны между собой простым соотношением уХ=с и, таким образом, однозначно определяют одна другую. По мере изменения длины волны (частоты) электромагнитных колебаний меняется вид процессов, которыми они обусловлены. [c.17] В развитии современной теории излучения большую роль сыграло изучение спектра излучения так называемого абсолютно черного тела (черного тела). Когда электромагнитное излучение падает на какую-нибудь поверхность, то в общем случае часть его отр.ажается, часть поглощается, а часть проходит сквозь материал. В отличие от остальных тел, абсолютно черное тело, по определению, является таким телом, которое поглощает полностью все излучение, падающее на его поверхность. Таким свойством обладает полая сфера с отверстием, вычерненная изнутри. Все излучение, попадающее через это отверстие внутрь сферы, после многократных отражений от внутренних стенок полностью поглощается в ней. [c.18] Можно показать, что абсолютно черное тело является не только идеальным поглотителем, но и идеальным излучателем электромагнитных колебаний. Из всех тел, нагретых до данной температуры, абсолютно черное тело будет излучать максимальное количество энергии, которое зависит от температуры и не зависит от материала тела. Свойства излучения черного тела изложены в работе [9, с. 252]. [c.18] Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела, вычисленное с помощью формулы Планка при заданной температуре, показано на рис. 1.5, кривая /. [c.18] Максимум интенсивности излучения смещается при повышении температуры в сторону более коротких длин волн. Поэтому с ростом температуры тела светятся обычно сначала темно-красным цветом, который постепенно переходит в ярко-красный, желтый и, наконец, белый (когда тело излучает колебания всех длин волн видимого света). [c.19] Формулой Вина можно пользоваться до 4000 К для длин волн спектра, не превышающих 0,5 мкм, и до 3000 К для А, 0,67 мкм. Допущение большей, чем 0,1% погрешности позволяет расширить верхний температурный предел применимости формулы. [c.19] Оптические свойства сред (отражение, поглощение и рассеяние лучистой энергии) подробно изложены в работе [9, с. 242]. [c.20] В Прозрачных пламенах отражение столь мало, что им можно пренебречь. В пламенах, содержащих углерод и подобные ему частицы, потери, связанные с отражением, также невелики [8, с. 228]. [c.20] Газы поглощают лучистую энергию в узких спектральных областях (спектральных линиях и полосах). Во всех же остальных участках спектра газы не поглощают. Поглрщение жидкостей сосредоточено в основном в областях полос поглощения. В остальных участках спектра поглощение энергии жидкостями невелико. Твердые тела поглощают во всем спектре теплового излучения (а О) поглощение изменяется по спектру довольно плавно. [c.20] Рассеяние лучистой энергии происходит только в том случае, когда среда становится оптически неоднородной, т. е. когда показатель преломления среды меняется от точки к точке. Оптическая неоднородность газов и жидкостей возникает из-за местных флуктуаций плотности, обусловленных хаотическим тепловым движением молекул среды, а также вследствие присутствия в среде взвешенных частиц. [c.21] Коэффициент молекулярного рассеяния в газах для излучений в видимой и ИК-областях спектра очень невелик. Толщина слоя чистого атмосферного воздуха, например, должна составлять по крайней мере несколько километров, чтобы можно было ощутить изменение яркости, происходящее из-за рассеяния. [c.21] На основании закона Кирхгофа излучение продуктов сгорания в пламени (независимо от их природы и длины волны), если они характеризуются локальным равновесием, может быть описано законами излучения, полученными для абсолютно черного тела с учетом коэффициента излучения (их излучательной способности). Спектральное распределение энергии излучения пламени типичного осветительного состава (в сравнении с абсолютно черным телом) показано на рис. 1.5. [c.22] Излучательная способность пламени и содержащихся в нем частиц может быть различной. По мере увеличения размеров пламени будет превалировать собственное поглощение и излучение пламени начнет приближаться к излучению черного тела ( р мало). [c.22] Изменение излучательной способности продуктов сгорания бензола, бензина и гептана по высоте ламинарного диффузионного пламени показано на рис. 1.6. С увеличением расстояния от поверхности образца уменьшается толщина ламинарного диффузионного пламени, изменяется температура и состав продуктов сгорания, что и определяет характер кривых рис. 1.6. Как видно, излучательная способность пламен ароматических соединений (бензола) значительно выше излучательной способности пламен алифатических соединений (гептана). [c.23] Вернуться к основной статье