化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案2.4热辐射.pptVIP

* 2.4 热辐射 2.4.1 基本概念 2.4.2 物体的辐射能力 2.4.3 两固体间的相互辐射 2.4.4 高温设备及管道的热损失 2.4.1 基本概念 1. 辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程。 2. 热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向 外发射能量的过程。 特点： 能量传递的同时还伴随着能量形式的转换； 不需要任何介质。 QR QD QA N Q 能量守恒定律： 式中 ——吸收率； ——反射率； ——穿透率。 3. 热辐射对物体的作用 总能量Q；被物体吸收QA ；被反射QR ；穿过物体QD 黑体： 白体（镜体）： 透热体： A,R,D = f(物体性质、温度、表面、辐射波长） 灰体：指能以相同的吸收率吸收所有波长 的辐射能的物体。 固体、液体： D=0 R+A=1 气体： R=0 A+D=1 黑白之分不据颜色 2.4.2 物体的辐射能力 物体在一定温度下，单位表面积，单位时间内所发射的全部辐射能（波长从0到?），W/m2。 物体的单色辐射能力：物体在一定温度下，发射某种波长的能力；以E?表示，单位W/m3。 辐射能与单色辐射能的关系： 普朗克定律 式中 ?0──黑体辐射常数，=5.67× 10-8W/(m2 .K4)； C0──黑体辐射系数，=5.67W/(m2 .K4) 斯蒂芬-波尔茨曼定律 一、黑体 四次方定律表明，热辐射对温度特别敏感。 二、 实际物体 物体的黑度： ?1 物体的黑度?：物体的种类、表面温度、表面状况、波长。是物体辐射能力接近黑体辐射能力的程度。 式中 C——灰体的辐射系数，C=5.67W/(m2.K4) 三、灰体 四、克希霍夫定律 T1 T2 A1 A2=1 对灰体: 热交换达到平衡时 T1=T2,Q=0 任意物体: E1 Eb （1-A1）Eb A1Eb Ⅰ 灰体 Ⅱ 黑体 克希霍夫定律 结论： （1）任何物体的发射能力与吸收率的比值均相同，且等于同温度下绝对黑体的发射能力。物体的发射能力越强，其吸收率越大。 （2）A=? 即同温度下，物体的吸收率与黑度在数值上相等，即吸收率可用黑度代替，测实际物体的吸收率较难，而测发射能力较容易。 （３）Ａ＜１，Ｅ＜Ｅb，即在任何温度下，各种物体中以绝对黑体的发射能力为最大。 一、两无限大平行灰体壁面间的相互辐射 2.4.3 两固体间的相互辐射 设 T1 T2 E1、E2——1、2面在温度T1 、T2下的发射能力； E1’、E2’——1、2面发射的总能量。 两平面间单位面积的辐射热量： 将 代入： ——总发射系数 式中 A——平面的传热面积； ?1-2——角系数(物体1发射辐射能被2拦截分率)。 两平面的面积有限时： 二、一物体被另一物体包围时的辐射 讨论：1）很大的物体2包住物体1： 2）物体2恰好包住物体1： 3）情况1和2间的情况： A=A1 A=A1 A=A1 *