杨世铭-陶文铨传热学B第8章.ppt

※实际物体的吸收比计算 当投入辐射来自黑体时 ※实际物体的吸收比 2、灰体的概念及其工程应用 灰体：光谱的吸收比与波长无关，即 ，无论投入辐射的分布如何，吸收比是常数，即 工程应用：在被研究波长范围内光谱吸收比与波长无关，则可利用灰体假定，而不要求全波段范围内都为常数。使辐射传热分析计算得到简化。 * * 流体外掠平板 管内受迫对流 流体外掠单管 流体外掠管束 大空间自然对流 有限空间自然对流 准则方程式 特征长度 定性温度 板长 内径或 外径 外径 H或外径 第六章主要复习内容 1、 2、相关准则数的定义及其物理意义 3、威尔逊图解法进行实验数据整理 Nu Re Pr Gr 第八章 热辐射基本定律和辐射特性 §8.1 热辐射现象的基本概念 1、热辐射的定义及区别于导热对流的特点 ※ 辐射的本质： 电子受激或振动 发射电磁波 方法不同 不同波长电磁波 微观粒子热运动原因 热辐射 特点： a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的4次方。 2、从电磁波的角度描述热辐射的特性 ※ 传播速率与频率间的关系: c=fλ c —— 电磁波的传播速率，在真空为3×108m/s， 在大气中略低； f —— 频率，s-1; λ—— 波长，μm。 ※电磁波的波谱 （1）热射线： （2）可见光： （3）红外线： 近红外： 远红外： （4）太阳： ※物体表面对电磁波的作用 吸收比 反射比 穿透比 某一波长的辐射 单色吸收比 光谱吸收比 单色反射比 光谱反射比 单色穿透比 光谱穿透比 讨论： ※ 固体和液体： ※ 气体： ※ 反射 镜面反射 漫反射 3、黑体模型及其重要性 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： 1 996 . 0 ? = 小孔 a 黑体： 镜体（镜面反射）： 白体（漫反射） ： 绝对透明体： 理想物体模型： §8.2 黑体热辐射的基本定律 1、斯忒藩-玻耳兹曼定律 ※ 辐射力：单位时间内单位表面积向其上的半球空间所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量，E，单位W/m2。 黑体辐射力 黑体辐射常数 黑体辐射系数 解释黑体辐射能大小的规律 2、普朗克定律 ※光谱辐射力： 单位时间内物体的单位面积向半球空间所有方向发射出去的某一波长的辐射能总量，又称单色辐射力，Eλ。 或 单位为 常用 解释黑体辐射能按波长分布的规律 ※普朗克定律 式中，λ— 波长，m ； T — 黑体温度，K ； c1 — 第一辐射常数，3.742×10-16 W?m2； c2 — 第二辐射常数，1.4388×10-2 W?K； 对应最大光谱辐射力的波长 维恩位移定律 讨论： ※普朗克定律与斯忒藩—玻耳兹曼定律的关系 ※黑体辐射能按波段的分布 黑体辐射函数 dAc dAc 平面角： 3、兰贝特定律 解释黑体辐射能按空间方向分布规律 ※立体角 单位时间单位可见辐射面积辐射出去的落在单位立体角内的辐射能 。 ※定向辐射强度 可见面积dAcosθ ※兰贝特定律（余弦定律） 单位辐射面积发出的辐射能，落到空间不同方向单位立体角内的能量的数值不等，其值正比于该方向与辐射面法线方向夹角的余弦 。 ∵ ∴ ※兰贝特定律与斯特藩——玻耳兹曼定律的关系 结论：遵守兰贝特定律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的π倍。 小结： 3、黑体的光谱辐射力有峰值，峰值对应波长由维恩位移定律确定，当温度升高时，向波长短的方向移动。 1、黑体的辐射力由斯忒藩—玻耳兹曼定律确定，服从辐射四次方定律； 2、黑体辐射能量按波长的分布服从普朗克定律，按空间方向分布服从兰贝特定律； §8.3 固体和液体的辐射特性 1、实际物体的辐射力 实际物体的辐射力E总小于同温度下黑体的辐射力Eb，两者的比值称为实际物体的发射率，也称黑度： 实际物体的辐射力可表示为： §8.3 固体和液体的辐射特性 1、实际物体的辐射力 2、实际物体的光谱辐射力 实际物体的光谱辐射力小于同温下的黑体同一波长下的光谱辐射力，二者之比称为实际物体的光谱发射率ε(λ)： 实际物体光谱发射率与发射率的关系： 3、实际物体的定向辐射强度 定向发射率（定向黑度） 解释不同方向上定向辐射强度的变化 ※定向发射率随θ角的变化规律 黑体 漫射体 物体满足兰贝特定律 ※定向发射率ε(θ)与半球平均发射率ε的关系 ※影响 因素 ○物性 ○表面