第三章传热学3—辐射换热.pptVIP

* 角系数的完整性 对于有n个表面组成的封闭系统，据能量守恒可得: (3) 完整性 * （4）兼顾性 在任意两物体1、3之间设置一透热体2，当不考虑路程对辐射能的影响时，有： 物体1到2、3的辐射能相同 * （5）分解性 当两个表面A1和A2之间辐射换热时，如单独把A1分解成A3和A4 ，单独把A2分解成A5和A6 ，有： * 5 两个灰体之间的辐射换热 5.1 辐射换热热阻——组成辐射网络的基本热阻 （1）表面辐射热阻 从外部看，向外界发出的辐射能为有效辐射 从内部看，物体表面辐射出去的净热量为 由上两式可得有效辐射J： 表面辐射的净热量Q： 因为： 所以有： 表面辐射热阻 * 5.1 辐射换热热阻 （2）空间辐射热阻 物体表面1辐射到表面2的辐射能为 物体表面2辐射到表面1的辐射能为 净辐射传热量为 空间辐射热阻 * 下面来分析两个等温漫灰表面封闭系统内的辐射换热情况。如图所示，两个表面的净换热量为 5.2 被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热 表面1发出的热辐射到达表面2的部分 表面2发出的热辐射到达表面1的部分 灰体表面 * 于是有 根据前面导出的热阻，有： * （1） 有： （2） 即A2无限大有： （3） 有： * 5.2 被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热 黑体系统的辐射换热 黑体表面 如图所示，黑体表面1和2之间的辐射换热量为 表面1发出的热辐射到达表面2的部分 表面2发出的热辐射到达表面1的部分 * 例：两无限长套管，内管和外管的温度分别是527℃和27℃，辐射率均为0.8，内管以热辐射形式传给外管的热量是1060W/m，内管直径是20mm，求：外管直径为多少？ 解： 内管向外管的辐射面积 外管向内管的辐射面积 可以应用公式： * 已知 代入上式： 解得：d2＝0.051m=51mm * 节点1 节点2 节点3 利用角系数的完整性、互换性和自见性可以求解方程。 5.3 多表面系统辐射换热的计算 * 注意： ( 1)节点的概念；(2)每个表面一个表面热阻，每对表面一个空间热阻；(3)以及画电路图的一些基本知识 （1）表面3为黑体的封闭体系 J3=Eb3 （2）有一个表面绝热的封闭体系 5.3 多表面系统辐射换热的计算 * A 画等效热阻图； B 列出各节点的热流方程组； C 求解方程组，以获得各个节点的等效辐射； D 利用公式 算每个表面的净辐射热流量。 总结上面过程，可以得到应用网络法的基本步骤如下： 5.3 多表面系统辐射换热的计算 * 例：一烘干漆的炉子截面为三角形(如图所示)，一表面为1200K，另一表面是绝热的，烘漆的面维持500K，为第三表面。各边宽度均为1m，?1＝0.8，?R＝0.8，?2＝0.4。当稳定操作时，维持供热表面温度为1200 K。求： 1. 单位炉子长度的加热量；2. 绝热表面的温度。假定：1. 稳态情况；3. 所有表面均为漫射灰体；3. 表面R为绝热面；4. 忽略对流换热；5. 忽略端部效应。 解：1）首先画出热阻图。 J R * 所以，1、2面间的热阻为： 由角系数的性质有： 由已知可求出各面积： 单位面积上换热量为： * 2）在单位长度炉长上： 再由： =108323 W／m2 =59043 W／m2 解得： 即： * 5.4 辐射换热的强化与削弱 由于工程上的需求，经常需要强化或削弱辐射换热。 强化辐射换热的主要途径有两种： (1) 增加辐射率；(2) 增加角系数。 削弱辐射换热的主要途径有三种： (1) 降低辐射率；(2) 降低角系数； (3) 加入隔热板。 其实插入防热板相当于降低了表面辐射率。 * 小 结 辐射换热基本概念 黑体辐射换热的基本定律 实际物体与灰体的辐射 角系数 两个灰体间的换热 * 净热量法：利用表面的投射辐射、有效辐射的概念，建立表面内部能量平衡式，或外部能量平衡式，可以得到各表面的净热量、角系数、温度、辐射物性的相互关系。这就是净热量法。 * 第三章 传热学基础——辐射换热 西安建筑科技大学 粉体工程研究所 李 辉 * 内 容 辐射换热基本概念 黑体辐射换热的基本定律 实际物体与灰体的辐射 角系数 两个灰体间的换热 * 1 辐射换热基本概念 1.1 热辐射特点 (1) 定义：由自身温度和热运动的原因产生的，以电磁波形式传递的能量； (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；b 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；f 发射辐射取决于温度的4次方。 * 1 辐射换热基本概念 1.2 电磁波谱 电磁辐射包含了多种形式，