Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Тепловое действие излучения соответствует статистически равномерному распределению поглощенной энергии излучения. В этом случае энергия излучения преобразуется в энергию поступательного, колебательного и вращательного движения молекул, ионов и свободных электронов, взаимодействующих с излучением.
Фотоэлектрическое, фотолюмииесцеитное, фотохимическое и фотобиологическое действия ОИ характеризуются поглощением энергии отдельными молекулами. В результате фотоэлектрического преобразования энергии происходит изменение электрического состояния поглощающего тела — фотоэффект; при фотолюминесцеит-ном преобразовании — излучение возбужденных молекул, атомов; при фотохимическом — химические превращения (реакции) в молекулах, поглотивших излучение, наконец, при фотобиологических процессах — химические реакции в белках, нуклеиновых кислотах и других органических веществах и связанные с этим процессы обмена веществ в живом организме. Фотоэлектрическое и фотолюминесцентное действия излучения наряду с тепловым могут быть объединены понятием фотофн-зического действия излучения
Можно подразделить ОСУ на установки с применением естественного облучения и установки с применением искусственных ИС. Здесь представлены в основном последние, так как вопросами преобразования (использования) солнечного излучения занимаются специальные разделы техники, например гелиотехника. В ряде ОСУ, например в теплицах, соляриях и т. п., применяется совмещенное облучение. В некоторых случаях осуществляется совмещение разных типов преобразования энергии излучения: теплового и фотобиологического (солярии), теплового и фотохимического (сушка лаковых покрытий) и т. п. В связи с развитием когерентных источников излучения— лазеров — все большее распространение находят ОСУ, где используются характерные особенности лазерного излучения. На рис. 17.1 представлены три верхних уровня классификации ОСУ.
Масштабы и области применения ОСУ непрерывно возрастают [17.1 —17.4J. В стране насчитываются сотии теплиц и животноводческих помещений с искусственным облучением и десятки тысяч приборов и технологических процессов, в которых используется ОИ.
На первом этапе своего развития облучательиая техника пользовалась большим арсеналом средств и методов «традиционной светотехники». Однако в последние два десятилетня эта область светотехники все более обособляется, формируясь как самостоятельное направление [17.4]. Признанием этого явилось создание при
МКО двух самостоятельных технических комитетов: 1.7 «Актиничное действие оптического излучения» (1974 г.) и 1.8 «Фотохимия и растениеводство (светокультура растений)» (1979 г.), в задачи которых вхо-
Рнс. 17.1. Трн уровня классификации ОСУ.
дит изучение специфичных воздействий света на различные приемники (кроме глаза) и выработка единых международных требований к технике, средствам и методам облучения.
17.2. ОБЛУЧАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ТЕПЛОВОГО ДЕЙСТВИЯ
Облучательными установками теплового действия называются установки, в которых тепловая энергия передается телу с помощью ОИ. Этот способ иагрева успешно конкурирует с контактным (основанным иа теплопроводности) и конвекционным (с помощью потока теплого воздуха) способами. В процессе теплового пребразовання ОИ энергия каждого фотона, поглощенного молекулой (илн группой молекул), превращается в энергию колебательного движения молекул. Эти движения быстро затухают в результате передачи энергии смежным молекулам. В металлах основным переносчиком тепловой энергии являются свободные электроны.
Кинетика накопления тепловой энергии телом при поглощении ОИ, а также распределение температуры в объеме облучаемого тела зависят от физических параметров тела, условий его охлаждения н параметров об-лучательной установки. Как правило, предварительные оценки делаются с учетом ряда допущений, экспериментально проверяются на моделях и уточняются на стадии проектирования. Относительно простое соотношение для расчета температуры облучаемого тела получается в предположении ее равномерного распределения по толщине тела [5]:
а Ее — qrk (
Ti = T0+ еау (^1-е cV .j, (17.1)
где Т( — температура тела в момент времени ti от начала облучения. К; То — начальная температура тела, К; а — коэффициент поглощения излучения телом; Ее — облученность, Вт/м2; q — скорость испарения, кг/(мг с);
434
Облучательные светотехнические установки
(Разд. 17
г — удельная теплота испарения, Вт-с/кг; Л = Л/Ло — отношение площадей полной поверхности н облучаемой ее части; a=A/V — отношение площади полной поверхности облучаемого тела к его объему; с — удельная теплоемкость облучаемого тела, Вт-с/(кгК); у — плотность облучаемого тела, кг/м3; а 2—суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К):
Температура 0 60 100 150 200 300 400 500
тела. #С
alt Вт/(м* К) 8,6 11,6 14,4 17,1 20,2 25,6 34,7 44,7
Проникающая способность О И является характерной особенностью взаимодействия ОИ с веществом. Она зависит как от природы вещества, так и от длины волны ОИ; большая проникающая способность характерна
Таблица [7.1. Глубина проникновения ИК излучения
