[物理]2-4辐射换热.ppt

2.3 辐射换热 第6次课 教学目标与要求 熟悉热辐射、辐射能力、黑度、角度系数等基本概念 了解黑体、白体和透热体等概念； 理解热辐射基本定律及其应用。 2.3辐射传热 2.3.1辐射传热的基本概念 例 题 1 如图所示非凹表面组成了三角形，确定所有可能的角系数。 例 题 2 如图所示，求 ФA1A2。 练习题 求空腔内壁面2对开口1的角系数。 小 结 热辐射、辐射能力、黑度、角度系数等基本概念 黑体、白体和透热体等概念； 热辐射基本定律。 第7次课 内容提要 实际物体与灰体的辐射 两个灰体间的换热 复 习 辐射能力 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 黑体和灰体 A=1，R=D=0 辐射换热基本定律 角系数的概念 表示一个物体的辐射热量落到另一个物体上的分数 练习题1 某车间有一边长为0.6m的方形炉门，其材质为已氧化的铸铁，为减少炉门的辐射热损失，在距炉门30mm外放置一直块与炉门同样大小的铝制隔热板（已氧化）。试计算放置隔热板后，炉门的辐射热减少的百分数（设车间四壁的黑度为1）。 参考答案 4 辐射给热系数 当要同时考虑对流和热辐射时，常将辐射热流量用统一的牛顿冷却定律表示，即 练习题2 已知裸气管的表面温度为440℃，直径为0.3m，黑度为0.8，周围环境温度为10℃，在裸气管 的周围安放遮热管（黑度为0.82，直径为0.4m） （1）求裸气管的辐射散热损失。 （2）如果同时考虑对流换热损失，已知遮热管对流 换热系数为35W/m2· ℃,裸气管的散热损失为多少？ 作业题 试求锅炉壁(δ=20mm，λ=58w/m·℃)两表面的温度和通过锅炉壁的热流量。已知烟气温度 为1000℃，水的温度为200℃，从烟气到壁面的对 流辐射换热系数为116w/m2 ·℃，从壁面到水的对流换热系数为2320 w/m2 ·℃。 一根内径为20mm，外径为30mm的钢管，包上20mm厚的保温材料，保温材料的导热系数为0.057 w/m℃，表面黑度为0.7，保温层的内壁温度 为200℃，周围环境温度为20℃。试计算每米管长 的热损失。 一条半圆拱式烟道，长10m，烟道内宽800mm，两侧墙高300mm，拱高400mm。今有烟气以1800Nm3/h的流量通过该烟道，已知烟气平均温度为350℃，烟道内壁面平均温度为240 ℃，试求烟气对 壁面的对流换热系数及传热量。 P50 习题与思考题 2-9 教学目标与要求 理解实际物体与灰体的辐射传热过程； 掌握几种特殊情况下的辐射传热量计算； 明确强化和削弱辐射传热的措施。 2 两个黑体间的辐射传热 空间热阻 E01 E02 黑体辐射传热的电热网络图 由于物体形状和相对位置的不同，以致一物体发射的辐射能不可能全部到达另一物体的表面，与这相当的热阻可以称为空间热阻 1 （1）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G—其它物体投射到物体1的辐射能量 1 有效辐射J—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 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 由于物体表面不是黑体，所以它不能全部吸收投射到它表面上的辐射量，相对于黑体来说，也可以看作是一种热阻，称为表面热阻 （2）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 由于物体的尺寸和相对位置的不同，以致一物体发射的辐射能不可能全部到达另一物体的表面上，与这相当的热阻可以称为空间热阻 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：ε1ε2（或ε2ε1） 则：ε12＝ε2（或ε12＝ε1） ②当两个物体中有一个为凸面（或平面）时： 如果两物体中，F2F1，则：ε12≈ε1。 【例】计算在厂房内的蒸气管道外表面每米长的辐射热损失。已知管外保温层的黑度ε1＝0.9，外径d＝583mm，外壁面温度 t1＝50℃，室温t2＝20℃ 【解】 属一个物体被另一个物体包围时的辐射换热 ε12≈ε1 例 题 因为管道表面积F1相对于厂房面积F2来说是很小 【分析】 分析：将题目用图形形象表示出来： (c) (b) (d) * 例：两无限长套管，内管和外管的温度分别是527℃和27℃，辐射率均为0.8，内管以热辐射形式传给外管的热量是1060W/m，内管直径是20mm