第五章 传热2(热辐射).ppt

5.5 辐射传热 热辐射的定义与性质 （一）固体辐射 1.黑体 2.实际物体 3.灰体 4.黑体间的辐射传热 * * 化学工程与工艺研究所 任何物体，只要其绝对温度不为零度，都会不停的以电磁波的形式向外界辐射能量；同时，又不断吸收来自外界其他物体的辐射能。当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体与外界就产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。 热辐射线可以在真空中传播，无需任何介质，这是热辐射与对流和传导的主要不同点。因此，辐射传热的规律也不同于对流传热和导热。 入射辐射Q 某物体 按能量守恒定律，有: 显然，有： 式中各项依次称为该物体对入射辐射的吸收率，反射率和穿透率，并分别用字母a , r , d表示。 黑体：是指能吸收投入到其面 上的所有热辐射能的物体，是 一种科学假想的物体，现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。 黑体模型 黑体a=1.白体r=1.透射体d=1 “黑”，“白”之分不据颜色 雪霜a=0.985近似黑体，黑光金属r=0.97近似白体。 黑体，白体，透射体 斯蒂芬—波尔兹曼定律 称为黑体发射常数。 上式也可表示为： 称为黑体发射系数。 表明绝对黑体的发射能力和绝对温度的四次方成正比。 黑度 黑度只与辐射物体本身情况有关（与温度有关），是物体的一种性质，而与外界无关。 任何实际物体只能部分吸收投入其上的辐射能，而且对不同波长的辐射能呈现出一定的选择性，即对不同波长的辐射能的吸收程度不同。 实验证明，对于波长在 范围内的辐射能，即工业上应用最多的热辐射，大多数材料的吸收率随波长变化不大，根据这一实际情况，可以把实际物体当成是对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体。这种理想物体称为灰体。 克希荷夫从理论上证明： 此式称为克希荷夫定律。 此式为克希荷夫定律得另一种表达式。 两黑体间传递的热流量： 角系数定义 从表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数 称为表面1对表面2的角系数，记为 落到dA2上的由dA1发出的辐射能 dA1向外发出的总辐射能 由蓝贝特定律可证明： 工程上为了方便起见，已经把角系数的结果绘成曲线，以便计算。 5.灰体间的辐射传热 1 2 有效辐射和投入辐射 单位时间内离开某灰体单位面积的总辐射能称为有效辐射，而单位时间投入灰体单位面积的总辐射能称为投入辐射。 1 2 对假象平面1考察，单位时间，单位面积净损失能量为： 对假象平面2考察，有： 联立上两式，得： 引入了有效辐射，则可以把灰体当成是对投入辐射全部吸收而辐射能力等于有效辐射的“黑体”。 将有效辐射的表达式代入，并且当考察对象是两灰体组成的与外界没有辐射能交换的封闭系统时，有： 可得： 或写成： 式中， 称为系统黑度。 (1)两距离很近大平板： (2)内包系统，内包物体具有凸表面 1 2 例：热电偶的测温误差：用裸露热电偶测得管产内高温气体的温度T1＝923K。已知管壁温度为713K，热电偶表面的黑度 ，高温气体对热电偶表面的对流给热系数　　　　 ， 试求管内的真实温度 及热电偶的测温误差。 如采用单层遮热抽气式热电偶，热电偶的指示温度为多少？假设由于抽气的原因气体对热电偶的对流给热系数增至　　 ，遮热罩表面的黑度