第四章热量传递基础ppt课件.ppt

2. 实际物体的发射能力 黑度?： 物体的黑度?表示为实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比。由于实际物体的辐射能力小于同温度下黑体的辐射能力，黑度表示实际物体接近黑体的程度，?1。 物体的黑度?的影响因素：物体的种类、表面温度、表面状况（如粗糙度、表面氧化程度等）、波长。物体的黑度是物体的一种性质，只与物体本身的情况有关，与外界因素无关，其值可用实验测定。 可把多数工程材料视为灰体 灰体的辐射能力： 式中 C——灰体的辐射系数； C=f (物质性质，温度，表面情况)， C总小于同温度下的C0。 3. 克希霍夫定律 克希霍夫定律表明了物体的发射能力和吸收率之间的关系。 如图所示，设有两块很大、且相距很近的平行平板，两板间为透热体，一板为黑体，一板为透过率为0的灰体。现以单位表面积、单位时间为基准，讨论两物体间的热量平衡。设灰体的吸收率、辐射能力及表面的热力学温度为α 1、E1、T1；黑体的吸收率、辐射能力及表面的热力学温度为α b (α b =1)、Eb、T2；且T1T2。 灰体1所发射的能量E1投射到黑体2上被全部吸收；黑体2所发射的能量Eb投射到灰体1上只能被部分吸收，即α 1Eb的能量被吸收，其余部分(1－ α 1)Eb被反射回黑体后被黑体2吸收。 两平板间热交换的结果，以灰体1为例，发射的能量为E1，吸收的能量为a1Eb，两者的差为： 当两平壁间的热交换达到平衡时，且灰体1所发射的辐射能与其吸收的能量必然相等，即E1=α1Eb或 推广到任一平壁，得： ——克希霍夫定律 说明任何物体的辐射能力与其吸收率的比值恒为常数，且等于同温度下黑体的辐射能力，故其数值与物体的温度有关。与黑度的公式相比较，得： 三、固体间的辐射传热 两固体间的辐射传热总的结果是热量从高温物体传向低温物体。它们之间的辐射传热计算非常复杂，与两固体的吸收率、反射率、形状及大小有关，还与两固体间的距离和相对位置有关。 角系数φ ij表示物体i的表面辐射总能量落到另一物体j上的份额，即 工业上常遇到以下几种情况的固体之间的相互辐射： （1）两平行物面之间的辐射，一般又可分为极大的两平行面的辐射和面积有限的两相等平行面间的辐射两种情况。 （2）一物体被另一物体 包围时的辐射。 两固体之间的辐射传热,可用下式表示： 式中 Q1-2——高温物体1向低温物体2传递的热量，W； C1-2——总辐射系数，W/(m2.K4)； ?1-2——几何因子或角系数(总能量被拦截分率)； A——辐射面积，m2； T1——高温物体的温度，K； T2——低温物体的温度，K。 其中总辐射系数C1-2和角系数?1-2的数值与物体黑度、形状、大小、距离及相互位置有关，下面具体分析各种情况 序号 辐射情况 面积A 角系数φ 总发射系数C1-2 1 极大的两平行面 A1或A2 1 2 面积有限的两相等平行面 A1 1 3 很大的物体2包住物体1 A1 1 4 物体2恰好包住物体1A2≈A1 A1 1 5 在3、4两种情况之间 A1 1 角系数与总发射系数计算式 影响辐射传热的因素： 温度 几何位置影响 物体表面的黑度 辐射表面间介质的影响 例4-7 教材p/228 四、对流与辐射的复合传热 由于在化工生产中设备或管道的外壁温度常高于周围环境的温度，其高温设备的外壁一般以自然对流和辐射两种形式向外散热。 以对流方式损失的热量： 以辐射方式损失的热量： 将上式写为对流传热的形式： 对比上两式，可得 式中 ?C——空气的对流传热系数，W/(m2.K)； ?r——辐射传热系数，W/(m2.K)； εw——设备壁面的黑度； Tw——设备或管道外壁温度，K； tw——设备或管道外壁温度，?C； To——周围环境温度，K； to——周围环境温度，?C； Aw——设备或管道的外壁面积或散热的表面积，m2。 设备或管道的总的热损失： 式中 ?T——对流-辐射联合传热系数，W/(m2.K)；?T=?C