传热学(第二版)-热辐射的基本定律及辐射换热.ppt

Chapter 8热辐射的基本定律 Radiation Exchange 黑体光谱辐射力与波长和温度的关系 Eb?随波长连续变化；??0或???时Eb??0； 对任一波长?，其Eb?随温度T的升高而增加； 任一温度T下的Eb?有一极大值，其对应的波长为?max，且随着温度增加?max变小，集中较多辐射能的区域向短波方向移动。 黑体波段辐射力：黑体在某一特定波长范围内的辐射能。 8. 发射率与吸收率的比较 实际物体表面的发射率取决于物体的种类、表面温度和表面状况。即物体表面的发射率仅与物体本身性质有关，而与外界环境无关。物体发射率是一个物性参数（附录11）。 实际物体的吸收率既取决于自身的表面性质和温度，又取决于投射辐射物体的表面性质和温度。因此，实际物体的吸收率不是一个物性参数。 结论 辐射力大的物体，吸收率也大。即善于辐射的物体必善于吸收。 ∵?＜1，∴同温度下黑体的辐射力最大。 因为发射率 温度不平衡条件下 说明 黑体表面以辐射力Ebi作电位；灰体表面以有效辐射Ji作电位，而把(1-?i)/?iAi比作Ebi与Ji之间的表面辐射热阻。 黑体表面的表面热阻为零，Ji＝Ebi 黑体的发射率为1； 发射率也称为黑度。 无遮热板时 加入遮热板后 四、封闭空腔诸灰表面间的辐射换热 网格节点法求解(Network representation) 三个辐射表面换热 基尔霍夫电流定律：流入每个节点的电流(相当于热流)总和为零，以此来确定各节点Ji 节点J1 节点J2 节点J3 联立求解得J1、J2、J3 四个辐射表面换热 重(再)辐射面(Reradiating surface)： 实质是绝热的发射面，或称反射-再辐射面。 例题：有一半球形容器半径r=1m，底部的圆形面积上有温度为200℃的辐射表面1和温度为40℃的吸热表面2（如图2），它们各占圆形面积之半。1、2表面均为漫射的灰表面，发射率为ε1=ε2=0.8, 容器壁面3为绝热表面。试计算表面1、2间的净辐射换热量和容器壁3的温度。 二、灰体(Gray surface) 灰体的光谱辐射力与同温度下黑体的光谱辐射力随波长的变化曲线相似，或它的光谱吸收率和光谱发射率不随波长变化。 Practically speaking, a gray surface may be defined as one for which ?? and ?? are independent of ? over the spectral regions of the irradiation and the surface emission. 3. 基尔霍夫定律(Kirchheff’s law) 揭示实际物体辐射力与吸收率之间的关系。 如图相距很近的两平行大平壁，一个平壁的辐射能几乎全部落在另一个平壁上。设平壁1为黑体，温度T1，辐射力Eb1；平壁2为任意平壁，温度T2，辐射力E2，吸收率?2。 平壁2、1间辐射传热净热流密度 3. 基尔霍夫定律(Kirchheff’s law) 当系统处于热平衡状态，即T1＝T2＝T时，q21=0，则 由于平壁2为任意物体，上式写成一般形式 基尔霍夫定律：热平衡条件下，任何物体的辐射力与它对黑体辐射的吸收率之比恒等于同温度下黑体的辐射力。 在与黑体处于热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率等与同温度下该物体的发射率。 1.表面光谱定向发射率等于它的光谱吸收率(实验证实) 2.漫射表面，辐射性质与方向无关 3.灰体表面，辐射性质与波长无关 4.漫射灰体，辐射性质既与方向无关，也与波长无关 灰体的吸收率恒等于同温度下本身的发射率！ 工程应用，近似认为 Chapter 9 表面间辐射换热 Radiation exchange between surfaces 影响辐射换热的因素：表面温度 表面的几何特性 表面间的相对位置 表面的辐射性质 §1 角系数(The view/configuration/shape factor) 一、角系数的定义(Definition of the view factor) The view factor is defined as the fraction of the radiation leaving surface i that is intercepted by surface j. 表面i发出的辐射能中落在表面j上的百分数，称为表面i对表面j的角系数。 Figure