第8章 热辐射基本定律和辐射特性2014-课堂.pdf

第 8 章热辐射基本定律和辐射特性 辐射换热的特点，与对流和导热区别 热辐射可以在真空中传播； 任何物体只要高于0K,就会发出辐射热，同时接受 其他物体的热辐射； 辐射换热不仅产生能量的转移，而且还伴随有能量 形式的转化，即发射时从热能转化为辐射能，被吸 收时，又从辐射能转化为热能; 物体与周围环境处于热平衡时，辐射换热量为零， 但是动态平衡 热辐射特性是什么如何？与哪些因素有关？ 如何描述辐射换热规律？ 如何计算物体间的辐射换热量？ 辐射换热的基本研究方法？ 发射和吸收不仅与自身的温度和表面状况相关，还 取决于波长和方向 Erad f (,,T) 8.1 热辐射的基本概念 • 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式 • 热辐射：由物体内部微观粒子热运动产生的，以 电磁波形式传递的能量，热辐射产生的电磁波称 为热射线 热辐射主要在哪个波长范围？ • 辐射传热：物体间相互进行热的辐射和吸收进行 的换热过程 电磁波性质 ： （1）波动性：辐射可以想象成是一个行进的波。 电磁波的划分以波长或频率来划分各自特定的位置 电磁波传播速度、频率与波长的关系： 8 c = f λ c＝3×10 m/s （真空） (2) 粒子性： 辐射也可以通过有能量的粒子——光子 (能量子) 来描述。 一个光子的能量： E=h·f=hc/λ h是Planck常数 （h=6.63 ×10-34Js ） 热辐射的波长范围： • 计及太阳辐射（5800K）的热射线: λ＝0.1～100μm ，包括部 分紫外线，全部可见光和红外线， • 工业领域温度范围（2000K）的热射线: λ＝0.76～20 μm • 太阳辐射能量集中在 λ＝ 0.2 ～ 2 μm 电磁波谱 可见光（ λ＝0.38～0.76 μm） 红外线（ λ＝0.76～1000μm ） 微波（ λ＝1mm～1m ） 物体表面对热辐射的作用 （1）物体对热辐射的吸收、反射与穿透 根据能量守恒，有以下平衡方程： Q Q Q Q 总投入辐射能Q Q Q Q 反射能Q   1  Q Q Q    吸收能Q      1 式中： 透射能Q α—— 吸收比 ρ—— 反射比 τ —— 穿透比 分析与说明： （1）对于某一波长下的投入辐射能量，同样成立： Q Q QQ 投入辐射能