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热辐射HeatRadiationKeywords:Radiationheattransfer,Emissivity,Absorptivity,Reflectivity,Transmissivity,Prancklaw,Stefan-Boltamannlaw,Kirchhofflaw主要内容：热辐射的基本概念、基本定律；辐射传热计算的基本方法。作业：练习题4-12,4-13

1热辐射的基本概念(1)热辐射(T↑，热辐射↑)物体因热的原因，对外以电磁波形式向外发出辐射能→吸收→热能。①热辐射机理的定性描述：物体受热后→其中某些原子or分子“激发态”，从激发态→低能态→能量就以电磁波辐射的形式发射出来。自发②热射线可见光线(波长：0.4～0.8μm——T↑↑，热效应明显)红外光线(波长：0.8～20μm——多数具有实际意义热辐射波长→决定作用)

③热射线的特点：与可见光一样，服从反射与折射定律。在均质介质中→直线传播；在真空、多数气体中→完全透过；在工业上常见的多数固体or液体中→不能透过。(2)热辐射对物体的作用——A、R、D当热辐射的能量投射在某一物体上时，其总能量Q：被吸收QA；被反射QR；穿透物体Q。D

①黑体、镜体、透过体、灰体理想物体，作为实际物体一种比较标准→简化辐射传热计算。

黑体(绝对黑体)：A=1，R=D=0→辐射与吸收能力max，在热辐射的分析与计算中具有特殊重要性。镜体(绝对白体)：R=1，A=D=0；能全部反射辐射能，且入射角等于反射角(正常反射)。透过体(绝对透过体)：D=1，A=R=0；能透过全部辐射能的物体。实际上：对无光泽的黑体表面，A=0.96～0.98——接近黑体；磨光的铜表面，R=0.97——近似镜体；单原子or对称双原子气体，D↑——视为透过体。

物体的A、R、D→其大小取决于：物体的性质；表面状况；温度；投射辐射线的波长。灰体——能以相同吸收率吸收所有波长范围辐射能的物体；特点：A与辐射线波长无关，即物体对投入辐射的吸收率与外界无关；不透过体，A+R=1→工业上常见固体材料(0.4～20μm)。(3)辐射传热物体之间相互辐射与吸收辐射能的传热过程。

2固体的辐射能力表征固体发射辐射能的本领定义：物体在一定温度下，单位时间、单位表面积所发出全部波长的总能量。E（J/m·s，即W/m）22单色辐射能力：在一定温度下，物体发射某种波长的能力，记作：E(W/m3)λ(1)Plancklaw——黑体的单色辐射能力E随波长λ、温度T的变化规律bλ

EbλT3式中：E——黑体的单色辐射能力，W/m2；T2T1bλT——黑体的绝对温度，K；C——常数，其值为3.743×10-16，W·m；21λC——常数，其值为1.4387×10-2，m·K。2从图中可见：①对应于每一温度T→均为一条能量分布曲线；紫外灾难

②T↑，E移向波长较短的方向bλ，max③等温线下的面积→黑体的辐射能力Eb另外：由于地表温度和太阳表面温度的差异，使得二者辐射波长不同，又由于大气层中的CO吸收地球辐射波，导致温室效应。2

(2)Stefan-Boltzmannlaw(四次方定律)——黑体辐射能力E与T间的关系b黑体的辐射系数由四次方定律：E对T敏感，T↑，热辐射起主导作用。b

(3)灰体的辐射能力E—ε将Stefan-Boltamannlaw用于灰体：C：灰体辐射系数；定义：物体的黑度ε为同温度下灰体与黑体的辐射能力之比，即ε=E/Ebε由实验测定ε：是物体本身的特性物体的性质；温度；表面状况(表面粗糙度、氧化程度)。

(4)Kirchhofflaw——灰体辐射能力与吸收能力间(E～A)的关系数学表达式：即：任何灰体的辐射能力与吸收率之比恒等于同一温度下绝对黑体的辐射能力。或：同一灰体吸收率与其黑度在数值上必相等。ε↑→A↑→E↑

Kirchhofflaw推导的假设条件：两无限大的平行平壁——两壁面间距离壁面尺寸；其中一壁面1——灰体T、E、A1；另一壁面2——黑体T、E、A=1；1112bbTT，两壁面间为透热体(D=1)，系统对外绝热。12E1EbKirchhofflaw推导过程：对壁面1，辐射传热的结果即两壁面辐射传热的热通量q为：AE1b当两壁面达到热平衡时，T=T→q=0→E=AE→E/A=E1211b11b推广到任意灰体，有：A1，EE且A=εb

3物体间的辐射传热——讨论两灰体间的辐射传热(1)两灰体间辐射传热过程的复杂性(与灰体—黑体间辐射传热对比)(2)①因灰体A1→在灰体间的辐射传热中，辐射能多次被吸收、被反射→A、R；②由