Физика /1.Теоретическая физика
К.п.н. Мищик С.А.
Государственный морской университет имени
адмирала Ф.Ф.Ушакова ,
Россия
Системные задачи теплового излучения
прикладной физики морского флота
Системные
задачи теплового излучения прикладной физики морского
флота отражают целостно-системное моделирование основных элементов транспортных
объектов. При этом возникает ориентация на единство базисных характеристик
предметных и исполнительных условий относительно предмета содержания и способа
его реализации. Рассматривается: определение
температуры судового термогенератора; мощность
теплового излучения судовой палубы; мощность излучения, получаемую от Солнца палубой
морского судна; площадь спирали судовой индикаторной электрической лампочки;
для судового трубопровода рассчёт теплового потока; длина волны максимума спектральной плотности клапана
судовой термосистемы на морском флоте.
В процессе решения системных задач теплового излучения прикладной физики морского флота
необходимо применять основные положения теории деятельности, системного анализа
и теории формирования интеллекта.
Системный анализ предполагает
выполнение последовательности системных аналитических действий: выделить объект
анализа – задачу теплового излучения прикладной физики морского флота (ЗТИПФМФ)
как систему; установить порождающую среду ЗТИПФМФ; определить уровни анализа ЗТИПФМФ;
представить целостные свойства ЗТИПФМФ относительно пространственных, и временных
характеристик и их комбинаций; выделить структуру уровня анализа ЗТИПФМФ;
установить структурные элементы уровня анализа ЗТИПФМФ; определить
системообразующие связи данного уровня анализа ЗТИПФМФ; представить
межуровневые связи анализа ЗТИПФМФ; выделить форму организации ЗТИПФМФ;
установить системные свойства и поведение ЗТИПФМФ.
Задача 1
Определить температуру Т судового
термогенератора, если излучение из контрольного отверстия площадью S=6,1 см2 имеет мощность
N=34,6
Вт. Излучение судового термогенератора совпадает с излучением абсолютно
черного тела.
Ответ: Т=1000
К .
Задача 2
Определить мощность теплового излучения судовой палубы
при температуре воздуха 420С, площадь палубы 2890
м2, коэффициент серости 0,6.
Ответ: Р =
96,8 кВт .
Задача 3
Атмосфера Земли поглощает 10% лучистой энергии,
посылаемой Солнцем. Определить мощность излучения Р, получаемую от Солнца палубой
морского судна площадью S=5000 м2 . Температура поверхности Солнца Т=5800 К. Высота Солнца
над горизонтом φ=30°. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно
черного тела.
Ответ: Р =
3,1 МВт .
Задача 4
Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной
судовой индикаторной электрической лампочке T=2450 К, коэффициент
серости k=0,3.
Определить площадь S спирали судовой индикаторной электрической лампочки.
Ответ: S
= 0,4 см2.
Задача 5
Для судового трубопровода рассчитать тепловой поток Q от
горячей воды tЖ1 =
86°С, текущей в стальной (сталь
20) трубе длиной ℓ=10м, диаметром dBН/dH
= 90/100 мм. Расход воды V= 10-2 м3/с. Температура
воздуха в судовом помещении tЖ2 = 20°С,
а температура стен каюты tС = 15°С. Коэффициент
теплопроводности для стали λ = 51,5 Вт/(м·К) .
Ответ: Q =2750 Вт .
Задача 6
Для судового трубопровода рассчитать тепловой поток
излучением от стальных труб наружным диаметром d = 0,1 м, общей длиной ℓ =10 м, используемых для
отопления судовых помещений с температурой стен t2=15°С.
Температура стенки трубы t1
=85°С .
Ответ: Q =1360 Вт .
Задача 7
Определить длину волны λ соответствующей
максимуму спектральной плотности энергетической светимости судового моториста, имеющего
температуру поверхности тела t=37 °С .
Ответ: λ = 9,3 мкм .
Задача 8
Зачерненный клапан судовой термосистемы остывает от
температуры Т1 =300 К до Т2=293 К. На сколько
изменилась длина волны λ максимума спектральной плотности энергетической светимости клапана
судовой термосистемы?
Ответ: на
λ = О,24 мкм .
Задача 9
При нагревании абсолютно черного тела судовой
термосистемы длина волны λ, на которую приходится
максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 690
до 500
нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела судовой
термосистемы?
Ответ: в
3,6 раза .
Задача 10
Определить тепловую мощность Р подвода к зачерненному
клапану судовой термосистемы в виде шара радиусом r = 2
см, чтобы поддерживать его
температуру на Т=27 К выше температуры окружающей среды, температура которой Т =293
К. Считать, что тепло теряется только вследствие излучения.
Ответ: Р = 0,84 Вт .
Литература: