华中科大工程传热学射换热的计算.ppt

8-1 角系数的定义、性质及计算 8-4 辐射换热的强化与削弱 8-5 气体辐射 0 为什么引入气体辐射以及什么时候需要考虑气体辐射？ 1 气体辐射的特点 (1) 气体辐射对波长具有强烈的选择性。 如图8-16所示。 (2) 气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的。 理论上已经证明， 与行程 dx 成正比，设比例系数为 ，则有 2 气体辐射的衰减规律 当热辐射进入吸收性气体层时，因沿途被气体吸收而衰减。为了考察辐射在气体内的衰减规律，如图8-17所示，我们假设投射到气体界面 x = 0 处的光谱辐射强度为 ，通过一段距离x后，该辐射变为 。再通过微元气体层 dx 后，其衰减量为 。 式中，负号表示吸收， 为光谱衰减系数，m-1，它取决于气体的种类、密度和波长。对上式进行积分可得 图8-17 光谱辐射穿过气体层时的衰减 x dx s ? 式中，s 是辐射通过的路程长度，常称之为射线程长。从上式可知，热辐射在气体内呈指数规律衰减。 3 气体辐射的光谱吸收比、光谱发射率 Beer公式可以写为 即 Beer 定律,布格尔定律 光谱穿透比 对于气体，反射率为零，于是有 根据Kirchhoff定律，光谱发射率为 4 气体的发射率 工程中最为关心的是确定气体所有谱带内辐射能量的总和。于是需要首先确定气体的发射率 ，然后利用 计算气体的发射辐射。而由于气体的容积辐射特性， 与 射线程长s关系密切，而 s 取决于气体容积的形状和尺寸。如图8-18所示。 图8-18 气体对不同地区的辐射 A B 4 气体的发射率 为了使射线程长均匀，人们引入了当量半球的概念，将不是球形的容积等效为半球。则其半径就是等效的射线程长，见图8-19所示。目前人们已经将一些典型几何容积的气体对整个包壁的平均射线程长列于表8-1中。在缺少资料的情况下，任意几个形状气体对整个包壁的平均射线程长可按下式计算： 式中，V为气体容积，m3；A为包壁面积，m2。 图8-19 半球内气体对球心的辐射 dA R ?g除了与s有关外，还与气体的温度T、分压 pi 和总压p有关，于是我们有如下关系 利用上面的关系，可以采用试验获得 ，图8-20给出了 时的水蒸气发射率 的图线。图8-21则是其修正系数 ，于是，水蒸气的发射率为 对应于 的图分别是8-22和图8-23。于是 当气体中同时存在二氧化碳和水蒸气时，气体的发射率由下式给出 式中， 是修正量，由图8-24给出。 图8-24 修正量 5 气体的吸收比 式中修正系数 和 与发射率公式中的处理方法相同，而 ， 和 的确定可以采用下面的经验公式 在其体发射率和吸收比确定后，气体与黑体外壳之间的辐射换热公式为 作业：8－57，8－63 Test your understanding of pertinent concepts by addressing the following questions： What is a view factor? What assumptions are typically associated with computing the view factor between two surfaces? What is the reciprocity relation for view factors? What is the summation rule? Can the view factor of a surface with respect to itself be nonzero? If so, what kind of surface exhibits such behavior? What is a nonparticipating medium? How is the radiative resistance of a surface in an enclosure defined? What is the driving potential that relates this resistance to the net rate of radiation transfer from the surface? What is the resistance if the surface may be approximated as