第六章辐射传热.ppt

得微分方程为：;考察两根直径相同, 但材料不同的细长片, 这两根管的一端与温度为1000C的基准面相接触, 而两杆的表面都暴露在200C中, 用热电偶测量两杆的长度方向的温度分布, 测的结果是: 从基面算起, 在Xa=0.15m和Xb=0.075m处, 两杆的温度相同, 已知A杆的导热系数为kA=70W/m*.K, 求B杆的导热系数;由肋片散入外界的全部热量都必须通过x=0处的肋根截面。 ;引入过余温度：;积分得：;将一个直径12mm加热到1150K, 然后慢慢冷却到400K进行褪火, 冷却过程在周围空气中进行, 空气温度为325K, h=20W/(m2K). 假定钢的特性系数k=40W/(m*K), ?=7800kg/m3, c=600J/kg*K, 求冷却过程所需要的时间?;将一块厚0.15m,起始温度T=300K的大铝板放在炉中, 炉内环境温度800K, 对流换热系数h=500W/m2k); 求(1). 平板中间温度达到700K时所需要的时间? (2). 此时平板表面温度是多少?;第六章 热辐射基础;§6-1 热辐射的基本概念; 辐射是电磁波传递能量的现象。 电磁辐射的波长范围很广，从长达数百米的无线电波到小于10-14米的宇宙射线。 由于热的原因而产生的电磁辐射称为热辐射。;电 磁 辐 射 波 谱; 在工业上所遇到的温度范围内（2000K以 下），最感兴趣的是波长约从0.38μm到0.76μm的可见光和波长从可见光谱的红端之外延伸到1000μm的红外线。 有时以波长25μm为界，又将红外线区分为近红外区和远红外区。;只要物体的温度高于0K，物体总是不断地把热能变化辐射能，向外发出热辐射。 同时，物体也不断地吸收周围物体投射到它上面的热辐射，并把吸收的辐射能重新转变成热能。 辐射换热就是指物体之间相互辐射和吸收的总效果。 一个物体如果与另一个物体相互能够看得见，那么它们之间就会发生辐射热交换。 ; 当热辐射的能量投射到物体表面上时，会发生吸收、反射和穿透现象。若外界投射到物体表面上的总能量为Q，一部分Q?被物体吸收，一部分Q?被物体反射，一部分Q?穿透物体。按能量守恒定律有： ;各部分百分数Q?/Q 、 Q?/Q 、Q?/Q 分别称为该物体对投入辐射的吸收比、反射比和透射比，记为? 、?和? 。 于是 ;由于热射线不能穿过固体和液体，于是可以把它们的吸收和反射视为一个表面过程，它们自身辐射也应在表面完成。因此，固体和液体上的热辐射是表面辐射。 ;由于不同物体的吸收比、反射比和透射比因具体条件不同差别很大，给热辐射的计算带来很大困难。为了使问题简化，我们定义了一些理想物体。 ; 当表面的不平整尺寸小于投入辐射的波长时，形成镜面反射，此时入射角等于反射角。高度磨光的金属板会形成镜面反射。 当表面的不平整尺寸大于投入辐射的波长时形成漫反射。这时从某一方向投射到物体表面上的辐射向空间各方向反射出去。 ;吸收比?=1的物体，称为绝对黑体，简称黑体；; 若小孔占内壁面积小于0.6%，当内壁吸收比为0.6时，小孔的吸收比可大于0.996。 黑体将所有投射在它上面的一切波长和所有方向上的辐射能全部吸收，在所有物体之中，它吸收热辐射的能力最强。;§6-2黑体辐射和吸收的基本性质 ;② 单色辐射力 ;③ 方向辐射力 ;立体角是用来衡量空间中的面相对于某一点所张开的空间角度的大小，如图所示，其定义为：;湖素印仅攘哪鲍舀笨铱惦簇琼倦我办腋娩闻扫榔钠篮贺抨迭跋盐荧皑稍胆第六章辐射传热第六章辐射传热;在球坐标系中，如图所示，按几何关系有;④辐射强度 ;;2 黑体辐射的基本定律;图中给出了在温度为参变量下的单色辐射力随波长变化的一组曲线。单色辐射力随着波长的增加而增加，达到某一最大值后又随着波长的增加而慢慢减小。 ;胖峙钒婿腊讯小惨沤食哺易泞淫乘羽哦处奋丝肃歌趟籽宠吉往始伺冶简悬第六章辐射传热第六章辐射传热;λ;Eb?最大处的波长?m也随温度不同而变化。令 ;例6-1：试分别计算温度为2000K和5800K的黑体的最大光谱辐射力所对应的波长?m 。;解：按;③ 斯忒芬－波尔兹曼定律 ;例6-2：一黑体置于室温为27℃的厂房中，试求在热平衡条件下黑体表面的辐射力。如果将黑体加热到327℃，它的辐射力又是多少？;解：在热平衡条件下，黑体温度与室温相同，辐射力为：;④兰贝特定律 （Lambert）;它说明黑体的定向辐射力随天顶角?呈余弦规律变化。;因此，对遵守兰贝特定律的辐射，辐射力在数值上等于辐射强度的?倍。; Lambert定律图示;黑体在波长至区段所发射出的辐射能为：;式中， 是同温度下黑体辐射力； ;3 黑体的吸收特