3辐射换热.ppt

小结 C、一个物体1被另一个物体2包围 D、两个曲面组成的封闭体系 A1 A2 A1 A2 A3 2.2 两个黑体间的辐射传热 表面积：A1和A2 表面温度：T1和T2 角系数： φ12 、 φ21 因为两个表面都是黑体，所以落到上面的能量被全部吸收，则两个表面之间的净辐射传热量Q12为： E01 E02 黑体辐射传热的电热网络图 空间热阻 一个物体辐射出去的热量，只有一部分是落到另一物体上，可看作两物体之间存在着辐射热阻。 与物体的性质无关，只取决于物体间的几何关系。 两物体间角系数愈小，空间热阻愈大。 导来黑度: 两灰体表面间反复辐射换热计算式: 2.3灰体间的辐射传热 ①两个物体均为无限大的平行平面 如果两平行平面中：ε1ε2（或ε2ε1） 则：ε12＝ε2（或ε12＝ε1） 导来黑度取决于黑度小的平面。 常见封闭体系的辐射传热 ②当一平面或一物体被另一物体包围时： 如果两物体中，A2A1，则：ε12≈ε1。 大表面的黑度对系统的导来黑度影响很小，以致忽略。 两个灰体表面间的辐射传热的电网络图 遮热板：插入两个辐射换热表面之间以削弱辐射换热的薄板，其实插入遮热板相当于降低了表面发射率。 遮热板 2.4 削弱辐射换热——遮热板 例1：实验室内有一高0.5m，宽1m的铸铁炉门，其表面温度为600℃， 其黑度ε1=0.78。 （1）试求由炉门辐射散热量 （2）若在炉门前25mm外放置一块同等大小的铝板（已氧化）作为热屏，其黑度ε3=0.15，则辐射散热量可降为多少？设室温为27℃。 高温炉门 铝板遮热屏 环境空气 * * §3-3 辐射传热 Radiation Heat Transfer 物体以电磁波的方式向外传递能量的过程。 辐射传热的定义 热射线------被物体吸收后转变为热能的电磁波； 热射线波长为0.4 ?1000 ?m ，包括： 可见光：0.4 ? 0.76 ?m（紫---------红） 红外线：0.76 ?1000?m（近红外：0.76 ?25 ?m； 远红外：25 ?1000 ?m ) （1）能量转换：内能?辐射能?????辐射能?内能 A物体（发射） B物体（吸收） （2）凡T＞0K的物体均具有将其本身的能量以电磁波的方式辐射出去，同时有接受电磁波的能力，其净结果热量高→低； （3）热辐射可以在真空中传播，无需任何介质； （4）热射线的传播具有与光同样特性，具有反射、折射和吸收的特性； 能在均一介质中作直线传播。 辐射传热的特点 吸收率：A = QA/Q0； 反射率：R = QR/Q0； 透射率：D = QD/Q0； A + R + D = 1 Q0 QR QD QA Q0 = QA + QR + QD (吸收) (反射) (透射) （投射） 吸收、反射和透过 （绝对）黑体 A=1，R=D=0 （绝对）透热体 D=1，A=R=0 （绝对）白体 R=1，A=D=0 理想物体模型 自然界中并不存在（绝对）黑体、（绝对）白体、（绝对）透热体。 固体、液体：：D?0，A + R = 1 气体： CO2、H2O、SO2、烟气：R?0，A + D = 1 H2、N2、O2、Ar、干空气：D ? 1，R?0，A ?0 注意： “黑”，“白”之分不据颜色（可见光），而是热射线。 雪（白漆）：A ? 0.98，近似黑体 黑光金属：R=0.97，近似白体 一般，物体表面愈粗糙，愈近于“黑体”。 在相同温度下，黑体的辐射最强，规律性也最强。 （黑体模型） Q QD ?0 QR ?0 在空心体的壁面上所开的小孔具有黑体的性质，热射线在射入腔膛后，经过多次反射、吸收后，几乎全部被吸收。 小孔愈小，愈接近于黑体。 黑体模型 1 辐射传热的基本定律 1.1 普朗克（Plamck）辐射定律 1.2 维恩偏移定律 1.3 斯蒂芬—波尔茨曼定律(Stefan-Boltzmann) 1.4 克希霍夫（Kirchhoff）定律 1.1 普朗克（Planck）辐射定律 M.（Max Planck 1858～1947） 伟大的德国物理学家，量子论的奠基人。 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。 （1）辐射能力和辐射强度 辐射能力 （全辐射能力） 符号：“E” 单位：W/m2 黑体：E0 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。 辐射强度 （单色辐射能力） 一定温度下，单位时间，单位面积上，物