第5章-热辐射及辐射传热-医学课件.ppt

上述方程解得： 由于垂直黑板方向的长度相同，则有： * (2)任意两个非凹表面间的角系数 如图：表面和假定在垂直于纸面的方向上表面的长度是无限延伸的，只有封闭系统才能应用角系数的完整性，为此作辅助线ac和bd，与ab、cd一起构成封闭腔。 两个非凹表面及假想面组成的封闭系统 * 根据角系数的完整性： 两个非凹表面及假想面组成的封闭系统 * 上述方法又被称为交叉线法。注意：这里所谓的交叉线和不交叉线都是指虚拟面断面的线，或者说是辅助线。 两个非凹表面及假想面组成的封闭系统 * 例题8-1，求下列图形中的角系数 解： * 解： 解： 解： * 解：从图中可知，表面2对表面3和表面2对表面1＋3的角系数都可以从图6－14中查出： X2，3＝0.10 X2，1＋3＝0.15。 由角系数的可分性X2，1＋3＝X2，1＋X2，3可得到： X2，1＝X2，1＋3－X2，3。 再根据角系数的互换性A1X1,2＝A2X2,1即可得到： X1,2＝A2X2,1/A1=A2(X2,1+3-X2,3)/A1=2.5(0.15-0.10)/1=0.125 例.试确定如图所示的表面1对表面2的角系数X1，2。 * 二 两黑体表面间的辐射换热 确定了角系数之后，结合斯蒂芬-波尔兹曼定律可以很方便的求出两个黑体表面之间的净换热量 * 写成电学中欧姆定律表达式的形式 相当于电阻, 称为空间辐射热阻 * § 5-4 实际物体辐射的基本规律 热辐射两个重要性质 光谱性质：光谱辐射力随 波长的变化 方 向 性：辐射度 实际物体的光谱辐射力不仅比黑体的光谱辐射力Ebλ小，而且Eλ与波长的关系也没有一定的规律性。 一、实际物体 * 1、发射率ε 同温度下，黑体发射热辐射的能力最强； 真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体 发射率(也称为黑度)?：相同温度下，实际物体的辐射力与黑体辐射力之比: 实验证明：实际物体的辐射力并不严格地与温度的四次方成比例，为了计算方便，将偏差考虑到ε中。 ε与温度有关 * 公式只是针对方向和光谱平均的情况，但实际上，真实表面的发射能力是随方向和光谱变化的。 Wavelength Direction (angle from the surface normal) * * 定向发射率：实际物体的定向辐射强度与黑体的定向辐射强度之比： 2、定向发射率εφ 定向发射力：在数值上为单位辐射面积在单位时间内向某一方向单位立体角内发射的辐射能 * 对于指定波长，而在方向上平均的情况，则定义了光谱发射率，即实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比 3、光谱发射率ελ * 几种金属导体在不同方向上的定向发射率?(? )(t=150℃) * 几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率?(? )(t=0~93.3℃) * 某一温度下，实际物体的定向辐射强度在各方向上的变化是不规则的。 金 属：在φ≤0~40°基本为常数；然后随着φ↑，εφ↑；接近90 °减小到0 非金属：在θ≤0~60 °基本为常数；后φ ↑εφ↓ * 半球空间的平均发射率（半球发射率、发射率） 粗糙物体： 表面光滑的非金属物体 ： 高度磨光的金属物体： 一般情况下，近似认为，大多数工程材料可以认为是漫反射表面。 * 几点说明： 将不确定因素归于修正系数ε，这是由于热辐射非常复杂，很难理论确定，是权宜之计； 虽然实际物体并非绝对的漫射表面，但仍然近似地认为大多数工程材料是漫射表面； 影响发射率的因素：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。因此，发射率是一个物性参数。 * 我们看到的常温物体呈现某一颜色，解释这一现象。 4、实际物体的吸收特性（对投入辐射反应） * 1）吸收选择性：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，这叫吸收选择性 例如：墨镜、焊接防护镜 解释：物体呈现不同的颜色？ 黑色：全部吸收；白色：全部反射 绿色：反射绿色；灰色：均匀吸收 * 2）吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用?表示，即 3）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 金属导电体的光谱吸收比同波长的关系 非导电体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（材料种类、粗糙度、氧化情况等）和表面温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分布有关。 实际物体的吸收比 =f（吸收表面性质、温度和投射辐射性质） 白漆：对太阳