第八章辐射换热的计算.ppt

第八章 辐射换热的计算 §8-1角系数的定义、性质及计算 §8-2 被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热 二、被透热介质隔开的两表面构成封闭系统的辐射换热 三、几个特例 四、辐射换热网络图 thermal circuit §8-3 多表面系统辐射换热的计算 两个特例 §8-4 辐射换热的强化与削弱 § 8-5 气体辐射 二、气体辐射的特点 三、贝尔定律 (Beer’s Law) 2. 气体的单色吸收率和黑度 3. 平均射线行程(Mean beam length) 四、气体黑度、吸收率的计算 完 于是，板1的辐射换热为: 板2的辐射换热为: 厂房墙壁的辐射换热量为: 例8-7 假定例8-6中的大房间的墙壁为重辐射表面，在其他条件不变时，试计算温度较高表面的净辐射散热量。 解：本题把房间墙壁看作绝热表面。其中 串、并联电路部分的等效电阻为: 故 Eb1、Eb2间总热阻 温度较高的表面的净辐射散热量为 例题8-8 辐射采暖房间，加热设施布置于顶棚，房间尺寸为4m ? 5m ? 3m见图8-28。据实测已知：顶棚表面温度t1=25℃，ε1=0.9；边墙2内表面温度为t2=10℃，ε1=0.8；其余三面边墙的内表面温度及发射率相同，将它们作为整体看待，统称为F3，t3=13℃， ε3=0.8, 底面的表面温度t4=11℃， ε4=0.6。试求：(1)顶棚的总辐射换热量(2)其它3个表面的净辐射换热量。 解：本题可看作4个灰体表面组成的封闭的辐射换热问题，其辐射换热网络如图8-29所示。 各对表面间的角系数可按给定条件求出，其值为 按基尔霍夫定律写出4个节点的电流方程： 把它们改写成关于J1—J4的代数方程后，有 显然，以上4式可统一写成 没有自身的。数值求解的结果为： 表面再多，如此很难处理。这时可用公式与计算机结合 N个表面构成的封闭系统，则第I个表面的有效辐射 第I个表面的投射辐射 代入有效辐射表达式 非凹假设没有必要 表面划分要以热边界条件为主要依据 1. 辐射的强化 改变角系数 增加黑度 2. 辐射的削弱 减小黑度 加遮热板 3. 遮热板(radiation shield) 遮热板：插入两辐射换热面之间的薄板。 如果各板黑度相同，在加遮热板之前，两无限大平板之间的换热量 1 2 3 T1 T2 T3 忽略了薄板3的导热热阻 传热量减少了一半 如果?3=0.05, ?1=?2=0.8 辐射热量为原来的1/27 上二式相加，注意 4. 遮热板的应用 例题8-9 用裸露热电偶测得炉膛烟气温度 t1=792℃。已知水冷壁面温度 tw=600℃，烟气对热电偶表面的对流换热表面传热系数 h=58.2 W/(m2.K)，热电偶的表面发射率ε1=0.3 ，试求炉膛烟气的真实温度和测温误差。 解：A1/A2?0热电偶的辐射散热和对流换热的能量平衡式为 于是 测温误差206.2℃ 例题8-10 用单层遮热罩抽气式热电偶测炉膛烟气温。已知水冷壁面温度 tw=600℃，热电偶和遮热罩的表面发射率都是0.3。由于抽气的原因，烟气对热电偶和遮热罩的对流换热表面传热系数增加到 h= 116W/(m2.K) 。当烟气的真实温度 tf=1000℃时，热电偶的指示温度为多少？ 解：烟气以对流方式传给遮热罩内外两个表面的热流密度q3为 遮热罩对水冷壁的辐射散热量q4为 在稳态时q3=q4，于是遮热罩的 平衡温度t3可从(c)，(d)求出。 采用跌代法或图解法。求解的结果为 t3=903℃。 烟气对热电偶的对流换热量q1为 热电偶对遮热罩的辐射散热量q2为 热平衡时，q1=q2，于是可由(e)(f)求出热电偶的平衡温度，即热电偶的指示温度。通过图解或迭代解得t1=951.2℃ 。 ℃ 测温误差 这样的测温误差在工业上是可以接受的 一、概述 表面辐射表面间常有介质存在 介质可能有辐射和吸收能力（锅炉） 在常见温度范围内 分子结构对称的双原子气体O2, N2, H2、空气，可以认为 是透热的 分子结构不对称的双原子、三原子、多原子气体，CO，CO2，H2O，CH4，SO2，NH3，CmHn…...既辐射也吸收 这里所说的气体是指有辐射能力的气体 1. 气体辐射对波长有选择性 黑体的单色辐射力随波长的变化关系满足Planck定律 实际物体E? 随?的变化也是连续的 CO2 2.65-2.80 ?m 4.15-4.45 ?m 13.0-17.0 ?m H2O 2.55-2.84 ?m 5.60-7.60 ?m 12.0-30.0 ?m 光带（narrow wavel