硅酸盐工业热工基础之--4.4(国)辐射传热.ppt

4.4辐射传热 4.4.1辐射传热的基本概念 4.4.4气体辐射 4.4.4.1气体辐射的特点 * 对流传热 综合传热 课件目录 教案 硅酸盐工业热工基础 * 4.4.1.1辐射传热的本质和特点 电磁波谱 辐射 物体以电磁波的方式向外传递能量的过程 由于热的原因而发生的辐射 热辐射 取决于温度 能被物体吸收并转变成热能的部分电磁波 热射线 辐射传热 物体之间相互辐射和吸收热过程的总效果 辐射传热的特点: （1）热辐射不仅进行能量的转移，不伴随能量的转化。 （2） 辐射能既可从温度高的物体向低温物体辐射，低温物体也向高温物体辐射 （3）热射线的传播具有与光同样特性，不需要传热介质。 阳光穿过广阔的真空在太空传播，不需要传热介质 4.4.1.2吸收、反射和透过 透过率 吸收率 反射率 A+R+D=1 几种特殊情况 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 4.4.1.3黑体辐射模型 小孔尺寸愈小 愈接近黑体 在空心体的壁面上所开的小孔 具有黑体的性质 4.4.2热辐射的基本定律 4.4.2.1普朗克辐射定律 （1）辐射能力和辐射强度 辐射能力 符号：“E” 单位：W/m2 物体每单位表面积，在单体时间内向半球空间辐射出去的波长从0～∞范围内的总能量 辐射强度 物体每单位表面积，在单体时间内向半球空间辐射出去的波长从λ～dλ范围内的辐射能力为dE，dE与波长间隔的比值 符号：“Eλ” 黑体： （2）普朗克辐射定律 λ~Eλ曲线 （1）某一波长的单色辐射能力随温度升高而增大； （2）在某一温度下，其辐射辐射能力随波长而变化： λ＝0，Eλ，0＝0；λ↑，Eλ，0↑； 达到最高值后，λ↑，Eλ，0↓。 （3）温度愈高，最大辐射强度的波长愈短 （4）温度在2000K以下，辐射波长大部分在0.76～10μm的范围内，可见光比例相当小，可以忽略。但随温度升高，可见光比例在不断增加 。 对λ~Eλ曲线的讨论： 4.4.2.2维恩偏移定律 数学表达式： 物理意义：最大辐射强度的波长与绝对温度的乘积为一常数 4.4.2.3斯蒂芬—波尔茨曼定律 数学表达式： （W/m2） 物理意义：说明黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比 。 4.4.2.4灰体的特性 （1）黑度与灰体 单色黑度 理想灰体（简称灰体） 灰体 灰体辐射能力 黑度 物体辐射能力与同温度下黑体辐射能力的比值 （2）单色吸收率 物体对某种波长辐射能的吸收率称为单色吸收率，用Aλ表示 黑体的Aλ不随波长变化而变化，且等于1； 灰体Aλ的也不随波长变化而变化，且小于1； 实际物体的Aλ随波长变化而变化，但在波长1大于的热射线范围，Aλ随波长变化很小，可看作为常数 1 （3 ）有关辐射的几个概念 1 本身辐射—物体1向外辐射的能量 投射辐射—其它物体投射到物体1的辐射能量 1 有效辐射—物体1的本身辐射加上反射辐射 吸收辐射—物体1吸收的部分投射辐射能量 1 反射辐射—物体1反射的部分投射辐射能量 1 4.4.2.5克希霍夫定律 设有两个面积很大、相距很近、可忽略边界影响的平行平面F0和F1.。 物理意义：任何物体的辐射能力与其吸收率之间的比值，恒等于同温度下黑体的辐射能力，并且只和温度有关，与物体的性质无关。 克希霍夫定律： 即： 克希霍夫定律另一表达式： 任何物体的吸收率等于同温度下的黑度 A=ε 克希霍夫恒等式 4.4.3固体间的辐射传热 4.4.3.1角系数 F1对F2的角系数 F2对F1的角系数 表示一个物体的辐射热量落到另一个物体上的分数 角系数 （1）角系数的性质 互变性 完整性 一个物体表面辐射出去的热量，可能投向自身 平面和凸面：ψ11＝0 凹面：ψ11≠0 自见性 1 2 3 透热体 兼顾性 （2）常见的几种角系数值 A、两个无限大的平行平面 (如图a) B、一个平面1和一个曲面2组成的封闭体系(如图 b) 　　 C、一个物体1被另一个物体2包围 (如图c) D、两个曲面组成的封闭体系 (如图d) 4.4.3.2两个黑体间的辐射传热 空间热阻 E01 E02 黑休辐射传热的电热网络图 4.4.3.3灰体间的辐射传热 灰体的有效辐射 离开表面的净辐射换热量 当A=ε时 —灰体辐射换热的表面热阻 两灰体表面间的净辐射换热: 电网络单元 两个灰体表面间的辐射传热的电网络图 系统的导来黑度: 两灰体表面间辐射换热计算式: 影响其辐射传热的三个基本因素： 两灰体的温度差、角系数和系统的导来黑度。 几种特殊情况： ①两个物体均为无限大的平行平面 如果两平行平面中：ε1