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第三章 传热学 第一节 概述 第二节 热传导 第三节 对流传热 第四节 热辐射 第五节 传热过程与换热器 第三章 传热学 第四节 热辐射 第三章 传热学 —第四节 热辐射 4.1 热辐射的基本概念 4.2 黑体辐射的基本定律 4.3 实际固体和液体的辐射特性 4.4 实际固体的吸收比和基尔霍夫定律 4.5 角系数的定义、性质及计算 4.6 两固体表面间的辐射换热 4.7 辐射换热的强化与削弱 4.8 气体辐射 4.1 热辐射的基本概念 １.定义： 辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程。 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。 ２.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； 4.1 热辐射的基本概念 4.1 热辐射的基本概念 ２.特点 b不需要介质，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； 4.1 热辐射的基本概念 4.1 热辐射的基本概念 4.透热体、白体与黑体 黑体：能全部吸收辐射能的物体 α=1； 白体：能全部反射辐射能的物体 ρ=1； 透热体：能全部透过辐射能的物体 τ=1； 灰体：能以相同的吸收率α，吸收全部波长辐射能的物体。 工业上，多数物体都可近似视为灰体 4.2 黑体辐射的基本定律 4.2 黑体辐射的基本定律 4.2 黑体辐射的基本定律 3.黑体辐射的基本定律及相关性质 (1)斯蒂芬stefan—波尔兹曼Boltzmann定律 Eb——绝对黑体辐射力，W/m2；T ——黑体的热力学温度 K，σ ——玻耳兹曼常数（黑体辐射常数），其值为5.67×10-8 W/m2.k4。 3.黑体辐射的基本定律及相关性质 (1)斯蒂芬stefan—波尔兹曼Boltzmann定律 Cb为黑体的辐射系数，其数值为5.669 W/m2.K4 黑体的辐射能力与热力学温度的四次方成正比——四次方定律 3.黑体辐射的基本定律及相关性质 (1)斯蒂芬stefan—波尔兹曼Boltzmann定律 黑度ε：同一温度下，实际物体与黑体的辐射能力之比。只与物体本身的情况有关，与外界的情况无关，实验测定。 灰体 黑体 4.5.1 角系数的定义 4.5.2 角系数的性质 4.5.3 角系数的计算方法 按角系数的基本定义通过求解多重积分而获得角系数的方法 如图所示的两个有限大小的面积，可以得到 ４.6.１两黑体表面组成的封闭腔间的辐射换热 如图所示，黑表面1和2之间的辐射换热量为 ４.6.２漫射灰表面之间的辐射换热计算 总结：辐射传热速率的计算 讨论练习： ４.７.１　遮热板 ４.７.２　遮热罩 例题4-1，求下列图形中的角系数 解： 4.5 角系数的定义、性质及计算 4.6 两固体表面间的辐射换热 （2）有效辐射：单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射，记为J。 1、物体表面的有效辐射 （1）投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能，记为G。 4.6 两固体表面间的辐射换热 例题p178 ex3.7 有效辐射 自身射辐射E 投入辐射被反射辐射的部分 4.6 两固体表面间的辐射换热 从表面外部来观察，其能量收支差额应等于有效辐射Ｊ与投入辐射Ｇ之差，即 从表面内部观察， 该表面与外界的 辐射换热量应为： 4.6 两固体表面间的辐射换热 联立方程式，消去Ｇ，得到J与表面净辐射换热量之间的关系: 称为表面辐射热阻 4.6 两固体表面间的辐射换热 2 漫射灰表面之间的辐射热交换 4.6 两固体表面间的辐射换热 特例：黑体间的辐射换热量 4.6 两固体表面间的辐射换热 两个物体组成的辐射换热系统 ３、两灰表面组成的封闭腔的辐射换热 4.6 两固体表面间的辐射换热 两个表面的净换热量为 据热量平衡 4.6 两固体表面间的辐射换热 代入　　　　　整理得 两封闭表面间的辐射换热网络图 表面辐射热阻 空间辐射热阻 4.6 两固体表面间的辐射换热 若以 为计算面积，上式可改写为： 定义系统黑度(或称为系统发射率) 4.6 两固体表面间的辐射换热 三种特殊情形 (1) 表面1为凸面或平面，此时，X1,2＝1，于是 4.6 两固体表面间的辐射换热 (2) 表面积A1比表面积A2小得多，即A1/A2 ? 0 于是 (3) 表面积A1与表面积A2相当，即A1/A2 ? 1 4.6 两固体表面间的辐射换热 例题 旧书p157，2-16 新p183ex3.8 ４三个凸形漫灰表面间的辐射换热计算 4.6 两固体表面间的辐射换热 4.6 两固体表面间的辐射换热 a 有一个表面为黑体。黑体的表面热阻为