[工学]第八章 热辐射基本定律和辐射特性.ppt

非金属的定向发射率举例 对于非导电体，从辐射面法向θ=0。到θ= 60 。 的范围内，定向发射率基本不变，当θ超过60 。以后，θ明显减小，直至θ＝90 。降为零。 2.定向发射率ε(θ)与半球平均发射率ε之间的关系 ε是物体在整个半球范围内的辐射能与黑体的辐射能量之比。 3．影响物体发射率的因素 物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况。这说明发射率只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界条件。不同种类物质的发射率显然是各不相同的。 常用材料表面法向发射率 几点说明: 对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb?和定向辐射强度L，分别引入了三个修正系数，即，发射率?，光谱发射率?(? )和定向发射率?(? )，将不确定因素归于修正系数，这是由于热辐射非常复杂，很难理论确定，实际上是一种权宜之计； 服从Lambert定律的表面称为漫射表面。虽然实际物体的定向发射率并不完全符合Lambert定律，但仍然近似地认为大多数工程材料服从Lambert定律； 物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况。这说明发射率只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界条件。 1. 投入辐射：单位时间内投射到单位表面积上的总辐射能 2. 选择性吸收：投入辐射本身具有光谱特性，因此，实际物体对投入辐射的吸收能力也根据其波长的不同而变化，这叫选择性吸收 一、实际物体的吸收比 §8-4实际固体的吸收和辐射的关系 3. 吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用?表示，即 4 光谱吸收比：物体对某一特定波长的辐射能所吸收的百分数，也叫单色吸收比。光谱吸收比随波长的变化体现了实际物体的选择性吸收的特性。 室温下几种材料的光谱吸收比同波长的关系 根据前面的定义可知，物体的吸收比除与自身表面性质的温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分布有关。设下标1、2分别代表所研究的物体和产生投入辐射的物体，则物体1的吸收比为 如果投入辐射来自黑体，由于 ，则上式可变为 物体表面对黑体辐射的吸收比与温度的关系 灰体法，即将光谱吸收比 ?(?) 等效为常数，即? = ?(?) = const。并将?(?)与波长无关的物体称为灰体，与黑体类似，它也是一种理想物体，但对于大部分工程问题来讲，灰体假设带来的误差是可以容忍的； 谱带模型法，即将所关心的连续分布的谱带区域划分为若干小区域，每个小区域被称为一个谱带，在每个谱带内应用灰体假设。 二、灰体的概念及其工程应用 发射辐射与吸收辐射二者之间的联系： 最简单的推导是用两块无限大平板间的热力学平衡方法。板1是黑体，板2是任意物体，参数分别为Eb, T1 以及E, ?, T2，则当系统处于热平衡时，有 三、收比与发射率的关系——基尔霍夫（Kirchhoff）定律 此即Kirchhoff 定律的表达式之一。该式说明，在热力学平衡状态下，物体的吸收率等与它的发射率。但该式具有如下限制： 整个系统处于热平衡状态； 如物体的吸收率和发射率与温度有关，则二者只有处于同一温度下的值才能相等； 投射辐射源必须是同温度下的黑体。 为了将Kirchhoff 定律推向实际的工程应用，人们考察、推导了多种适用条件，形成了该定律不同层次上的表达式，见表7-2。 层 次 数学表达式 成立条件 光谱，定向 光谱，半球 全波段，半球 无条件，?为天顶角 漫射表面 与黑体处于热平衡或对漫灰表面 表7-2 Kirchhoff 定律的不同表达式 四、温室效应 物体对热辐射的选择性吸收 玻璃对于λ＜3ｕｍ的热辐射有很高的穿透比，而对λ＞ 3ｕｍ热辐射的穿透比甚小。于是大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内，而吸热面发出的常温下的长波辐射却被玻璃阻隔在腔内，从而产生了所谓温室效应。 大气温室效应 在过去一个世纪中由于世界范围内工业发展所排放的大量对红外波段的辐射具有一定吸收率的气体，如二氧化碳、多种制冷剂，聚集在地球的外围，一方面好像给地球罩了一层玻璃窃，以可见光为主的太阳能可以达到地球表面，而地球，一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，无法散发到宁宙空间中，使得地球表面的温度逐渐升高。另一方面，ＣFＣ分解出来的氯气又造成对臭氧层的严重破坏。 * * * * * * * * * * 第八章  热辐射基本定和辐射特性 Radiation Heat Transfer 辐射换热应用背景介绍 　　物体通过电磁波的来传递能量的方式叫辐射。自然界中各个物体不停地向空间发出热辐射，同时又不断地吸收其他物体发出的热辐射。辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递——辐射传热。 航空航天中大量运用 到辐射换热 人体与墙壁间的传热方式主要是辐射 人体