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* 第六节 辐射传热 4-6-1 基本概念和定律 一. 基本概念 1. 热射线 无线电波 红外线 可见光 紫外线 伦琴射线 ?射线 热射线 电磁波谱 波长? ?m 约为 0.4-600 ?m 2. 吸收、反射和透射 QA Q QR QD Q=QA +QR +QD 具有实际意义的波长范围为:0.4~20 ?m 3. 黑体 镜体(白体) 透热体 灰体 A=1 R=1 D=1 A+R=1 灰体: 以相同的吸收率, 部分的吸收由0到∞所有波长范围辐射能的物体. 实际物体可被看作灰体. 普朗克定律 : 描述黑体的单色辐射能力, 揭示了黑体辐射能力按照 波长的分配规律. 二 基本定律 1. 物体的辐射能力E与普朗克定律 E: 一定温度下, 物体在单位表面积、单位时间内发射的全部波长的总能量. W/m2 单色辐射能力: 在相同条件下, 物体发射的特定波长的能量EΛ. 定义式 : E与EΛ的关系: ? 无线电波 红外线 可见光 紫外线 伦琴射线 ?射线 热射线 电磁波谱 波长? ?m 2. 斯蒂芬-波尔茨曼定律 (黑体总辐射能力与绝对温度的关系) 又称四次方定律 辐射传热的结果: T1 T2 3. 克希霍夫定律 (任意物体的辐射能力与它的吸收率之间的关系) 灰体 黑体 绝热系统 壁1可以是任何壁, 所以: 灰体辐射能力: E=AEb ∴ 当两壁温度相等时: (T1 = T2) 表明: (1) 任何物体的辐射能力与其吸收率的比值, 恒等于同温度下黑体的辐射能力,并只和 温度有关, 与物体的性质无关. (2) 善于吸收辐射能的物体, 也善于发射辐射能. (3) 在一定温度条件下, 黑体具有最大的辐射能 力和吸收率. 4. 物体的黑度 (反映灰体接近于黑体的程度, 可比较灰体间辐射能力的大小.) 定义: 在同一温度下, 灰体的辐射能力与黑体的辐射能力之比 ? . 即: ? 与物体的性质、温度及表面情况有关，由实验测定。 实际物体的辐射能力计算： 可见：同温度下，物体的A和?在数值上相等，但意义完全不同。 ? ：表示灰体发射的辐射能占同温度下黑体发射的分数； A ：表示外界投入的辐射能可被物体吸收的分数。 （气体辐射A≠ ? ） 4-6-1 基本概念和定律（回顾） 4-6-1 基本概念和定律 一. 基本概念 1. 热射线 2. 吸收、反射和透射 3. 黑体 镜体(白体) 透热体 灰体 二 基本定律 1. 物体的辐射能力E与普朗克定律 2. 斯蒂芬-波尔茨曼定律 (黑体辐总射能力与绝对温度的关系) 3. 克希霍夫定律 (任意物体的辐射能力与它的吸收率之间的关系) 4. 物体的黑度 (反映灰体接近于黑体的程度, 可比较灰体间辐射能力的大小.) 4-6-2 两固体间的辐射传热 4-6-2 两固体间的辐射传热 一. 两个较大的平行灰体壁面(间距很小)之间的相互辐射 T1 T2 E1 E?2 (1-A1) E?2 1 2 A1E?2 1 2 E2 E?1 (1-A2) E?1 A2E?1 E1 E?1 E?2 (1-A1) E?2 (1-A2) E?1 E2 A2E?1 A1E?2 本身辐射 有效辐射 吸入辐射 反射辐射 E?1 = E1 + (1-A1) E?2 (a) E?2 = E2 + (1-A2) E?1 (b) 辐射传热量: q 1-2 = E?1 - E?2 (W/m2) E?1 = E1 + (1-A1) E?2 (a) E?2 = E2 + (1-A2) E?1 (b) 辐射传热速率: q 1-2 = E?1 - E?2 (W/m2) 由(a),(b)两式可得: 又由 和 A=? 得: 传热速率: 二. 两个灰体辐射传热速率的一般表达式 几何因素?(称角系数): 表示从一个物体表面辐射的总能量被另一个物体表面所截获的分数. 传热速率: ——从 i 物体表面辐射的总能量被 j 物体表面所截获的分数. 讨论? : 1.角系数的性质 相对性: 完整性： 2. 角系数的计算 回顾辐射传热 返回 4-6-1 基本概念和定律 一. 基本概念 1. 热射线 2. 吸收、反射和透射 3. 黑体, 镜体(白体), 透热体, 灰体 二 基本定律 1. 物体的辐射能力E与普朗克定律 2. 斯蒂芬-波尔茨曼定律 (黑体辐总射能力与绝对温度的关系) 3. 克希霍夫定律 (任意物体的辐射能力与它的吸收率