热辐射与辐射换热详解.ppt

梁 秀 俊 高等传热学 (2)网络法辐射换热 称为系统黑度 梁秀俊 高等传热学 梁 秀 俊 高等传热学 三个表面组成的封闭系统 画出等效的网络图 梁 秀 俊 高等传热学 列出节点的热流方程 上面三个表面组成的封闭系统中节点J1的方程为： 梁 秀 俊 高等传热学 求解由各节点方程组成的方程组，得到J1、J2等 确定每个表面的净辐射换热量或任意两个表面间的辐射换热量。 梁 秀 俊 高等传热学 黑体表面 因此有： 梁 秀 俊 高等传热学 重辐射面 与黑体表面情况的区别，重辐射面的温度是待定的。 梁 秀 俊 高等传热学 4、杰勃哈特法的辐射换热计算 1）定义： 表面1发出的辐射能中最终被表面2吸收的份额，称为表面1对表面2的吸收因子，记作B1,2 (1)吸收因子 2）吸收因子的性质 相对性 完整性 梁秀俊 高等传热学 (2)表面辐射散热分析 根据吸收因子的定义，在封闭系统中，任意表面j的净辐射散热为 1对j的吸收因子为 类似 梁秀俊 高等传热学 梁秀俊 高等传热学 梁秀俊 高等传热学 5、射线踪迹法的辐射换热计算 射线踪迹法的基本特点是追踪表面发射的能束，跟踪分析观察能束的反射吸收情况，直到能束被完全吸收。 表面1单位面积散热 梁秀俊 高等传热学 表面1单位面积散热 梁 秀 俊 传热学 Heat Transfer 6.简单形状镜面间的辐射换热 镜反射 镜像分析法 从一个表面镜反射的辐射射线，就像来自镜面后边的成像发射出来的射线一样。 平面镜成像特点：（1）像和物体的大小相等；（2）像和物体到镜面的距离相等；（3）像和物体的连线垂直于镜面。 假设镜面为灰体 (1)两平行的无限大平板镜面间的辐射换热 T1 T2 梁秀俊 高等传热学 (2)两同轴无限长圆柱镜面间的辐射换热 两同心球镜面间的辐射换热 1 2 a b c * 梁 秀 俊 高等传热学 1、实际物体的辐射 梁 秀 俊 高等传热学 梁 秀 俊 高等传热学 几种非金属材料的定向发射率 几种金属材料的定向发射率 梁 秀 俊 高等传热学 几种金属导体在不同方向上的定向发射率 (t=150℃) 从θ＝0℃开始，在一定角度范围内，可认为是常数，然后随着角θ的增加而急剧地增大。在接近θ＝90℃的极小角度范围内，又减小（在极小角度内，图中未表示出来） 梁 秀 俊 高等传热学 几种非金属在不同方向上的定向发射率 (t=0～93.3℃) ① θ＝0～60℃,ε(? )基本不变； ② θ60℃ ，ε(? )明显减少； ③ θ＝90℃ ，ε(? )降为0 梁 秀 俊 高等传热学 影响物体发射率的因素 ε＝f（物质的种类、表面状况、表面温度） 只与发射物体有关，而不涉及外界条件。 ①不同种类物质的ε：常温下白大理石ε＝0.95；常温下镀锌铁皮ε＝0.23 ②同一物体不同温度ε：严重氧化的铝表面50℃时ε＝0.2；500℃时ε＝0.3 ③同一材料，不同表面状况：a常温下无光泽黄铜ε＝0.22；磨光后的黄铜ε＝0.05 大部分非金属材料的发射率一般在0.85～0.95之间；且与表面状况关系不大，在缺乏资料时，可近似取为0.9。 梁 秀 俊 高等传热学 材料类别和表面状况 温度/℃ 法向发射率εn 具有光滑的氧化层表皮的钢板 20 0.82 镀锌铁皮 38 0.28 严重氧化的铝表面 50 0.2 严重氧化的铝表面 500 0.3 无光泽黄铜 38 0.22 磨光的黄铜 38 0.05 红砖 20 0.88~0.93 玻璃 40 0.94 各种颜色的油漆 40 0.92~0.96 雪 -12~0 0.82 人体皮肤 32 0.98 部分常见材料表面的法向发射率 梁 秀 俊 高等传热学 对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb?和定向辐射强度L，分别引入了三个修正系数，即发射率?，光谱发射率?(? )和定向发射率?(? )，其表达式和物理意义如下 实际物体的辐射力与 黑体辐射力之比: 实际物体的光谱辐射力与 黑体的光谱辐射力之比： 实际物体的定向辐射强度与 黑体的定向辐射强度之比： 梁 秀 俊 高等传热学 2、实际物体的吸收比 实际物体的光谱吸收比 梁 秀 俊 高等传热学 根据前面的定义可知，物体的吸收比除与自身表面性质的温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分布有关。设下标1、2分别代表所研究的物体和产生投入辐射的物体，则物体1的吸收比为 梁 秀 俊 高等传热学 物体表面对黑体辐射的吸收比与温度的关系 材料自身温度T1为294K 梁 秀