计算辐射传热速率.pptx

模块二 传热 04任务四 计算传热的过程速率 04任务四 计算基本传热过程速率3能力目标学习要求与目标1.具有计算辐射传热速率的能力。知识目标1.掌握辐射的传热机理。2.掌握计算辐射传热速率。素质目标1.培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；2.培养安全、环保、健康生产意识；3.培养严谨的工作态度及质量意识，具备工程管理能力；4.培养分析问题和解决问题的能力；5.创新能力培养等。子任务3 计算辐射传热速率 04任务四 计算基本传热过程速率 掌握辐射过程的传热机理，了解计算辐射的传热能力与固体间的辐射传热计算,理解吸收率、反射率、通过率的概念与影响因素以及实际物体的辐射能力与吸收能力等。能根据辐射的传热实际情况提出强化或削弱辐射传热的措施。子任务3 计算辐射传热速率 04任务四 计算基本传热过程速率子任务3 计算辐射传热速率一、计算辐射传热能力1、黑体的辐射能力和斯蒂芬-波尔兹曼定律 假设外界投射到物体表面上的总能量 ，其中一部分能量 进入表面后被物体吸收，一部分能量 被物体反射，其余部分 透过物体。 根据能量守恒定律：，，A、R 和 D 分别为物体吸收率、反射率和透过率。 04任务四 计算基本传热过程速率子任务3 计算辐射传热速率 物体的吸收率、反射率、透过率的大小，与该物体的性质、温度、相态、以及表面状况等因素有关。 04任务四 计算基本传热过程速率子任务3 计算辐射传热速率黑体(绝对黑体)： 能将辐射能全部吸收的物体，即 A=1, R=D=0。自然界中并不存在绝对黑体，例如没有光泽的黑墨表面，其吸收率 A=0.96~0.98，定义黑体的目的是为了在计算中确定一个比较的标准。 镜体(绝对白体)： 能将辐射能全部反射的物体，即 R=1, A=D=0。自然界中也不存在绝对镜体，例如表面抛光的铜，其反射率 R=0.97。 04任务四 计算基本传热过程速率子任务3 计算辐射传热速率透热体： 辐射能全部透过的物体，即D=1, A=R=0。 例如对称双原子气体 O2、N2、H2 等都是透热体。 灰体： 能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体。 灰体也是理想物体，其特点为：吸收率 A 与波长无关； 为不透热体 (A+R=1)。工业上常见的固体材料均可视为灰体。 04任务四 计算基本传热过程速率 黑体是指能全部吸收别物体投来的各种波长热辐射线的物体，其 ，如无光泽的黑煤， 可以近似当做黑体。固体和液体一般不能透过热辐射，因此 ， 为不透热体。 , 为不反射体。能全部反射辐射能的物体称为镜体， ，如磨光的铜表面可近似看作是镜体， ； 透热体指能透过全部辐射的物体， D=1如单原子气体，He，Ar，对称双原子气体H2，N2，O2 。透热体——能透过全部辐射能的物体，即理论证明，黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比，即：?称为斯蒂芬－波尔兹曼定律 04任务四 计算基本传热过程速率——黑体的辐射能力，单位时间内物体表面向外辐射的总能量， ——黑体的辐射数，——黑体的绝对温度， 04任务四 计算基本传热过程速率 在应用时，通常将上式写为：——黑体的辐射系数，其值为5.67 由此看出，黑体的辐射能力只与其温度有关。 04任务四 计算基本传热过程速率 2、实际物体的辐射能力与吸收能力 在相同的温度下，实际物体的辐射能力恒小于黑体的辐射能力。实际物体与同温度下的黑体的辐射能力之比称为物体的黑度，用ε表示，其值可用实验测定。 ? 实际物体的黑度表征其辐射能力的大小，其值恒小于1。将实际物体的辐射能力表示为： 04任务四 计算基本传热过程速率 二、两固体间的辐射传热能的计算 两个固体之间传递的热辐射总的结果是辐射热能从高温物体传递给低温物体，可用下式计算： ? 04任务四 计算基本传热过程速率 有一尺寸为φ168×5.0mm的已被氧化的钢管，其温度为450℃，将其放在0.5m见方的耐火砖砌成的烟道中，火炉内壁温度为1200℃。试求钢管与火炉壁间每米管长的热辐射能量。 04任务四 计算基本传热过程速率 04任务四 计