辐射传热辐射传热基本概念热辐射.pptVIP

辐射能的吸收、反射和透射 * 4.5 辐射传热 4.5.1 辐射传热基本概念 (1) 热辐射 物体以电磁波的形式向外发射能量的过程,称为热辐射。 一定波长内 (0.4-40μm，主要是可见光和红外光)，具有热效应。 * 以电磁波形式传播，不需要任何介质进行传递。 * 两次能量形式转化: 内能1 →电磁波能→内能2。 * 热辐射可穿越真空，但对流、热传导不能。 ★　具有反射、折射和吸收的特性； ★　服从光的反射、折射定律； ★　能在均一介质中作直线传播。 (2) 特点 (3) 辐射传热的特性 辐射能的吸收、反射和透射 Φ ΦD ΦA ΦR 吸收率 反射率 透射率 黑体：能全部吸收辐射能的物体 A=1； 白体：能全部反射辐射能的物体 R=1； 透热体：能全部透过辐射能的物体 D=1； 灰体：能以相同的吸收率A， 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(A相差不大)。 4.5.2 发射能力和辐射基本定律 (1) 发射能力 E (辐射能力) W/m2 指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体所能发射出的全部波长的总能量。 指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体发射的某一波长的总能量。 △　单色发射能力 Eλ：W/m2 △　黑体的发射能力 E0： 25000 0 2 4 6 10 8 5000 15000 35000 20000 10000 30000 1400℃ 1200℃ 1000℃ 800℃ 600℃ λ/μm 1.155×10－6Eλ,0 / Wm-2 普朗克定律图示 dλ (2) 辐射基本定律 ①　普朗克定律 说明： ② 斯蒂芬-波尔茨曼定律 表明黑体的发射能力与温度的关系。 灰体的发射能力 C：灰体的发射系数 CC0 C = f(物性、温度、表面) 实验证明： 表明：灰体接近黑体的程度， ε值由实验测定。 黑度（发射率） ③　克希霍夫定律 设：A---灰体 B---黑体 A发射辐射能全部被B吸收。 B发射辐射能： 部分被A吸收 - ； 部分被A反射 - ； 热平衡时，对灰体而言： 说明： 对任何物体，发射能力和吸收率比值为常数， 且等于同温度下，黑体的发射能力。 说明：同温度下，任一物体吸收率等于黑度。 4. 5. 3 固体表面间的辐射传热 化工生产中常遇到的固体壁面可按灰体处理； 辐射在固体表面进行。 两无限大平壁间辐射 有效辐射： 两固体壁面间的有效辐射 φ：角系数 (总能量被壁面拦截分率)。 φ=f (两壁面形状，大小，相对位置，距离等） 0 2 4 5 1 6 7 3 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 3 4 1－圆盘形 2－正方形 3－长方形（边长比2:1） 4－长方形（狭长） 2 1 角系数ψ 平行壁间辐射传热的角系数 4.5.4 气体的热辐射 气体：单、对称双原子气体（H2、O2、空气） —— 近似透热体，无吸收、发射能力 多原子气体(CO2、H2O蒸汽) —— 高温时具有很强发射和吸收能力。 气体热辐射特点： * 选择性 — 只发射和吸收某一波长范围的辐射能； * 容积辐射特性 — 吸收和发射在整个体积内进行。 气体发射能力： 同时存在两种以上传热方式的综合传热现象。 例：设备表面的热损失，对流 + 热辐射 间壁换热过程中，对流 + 导热 (2) 设备热损失计算 4.5.5 复合传热与设备热损失的计算 (1) 复合传热 tw 环境 t 热损失：