《传热学》第八章热辐射的基本定律.pptxVIP

《传热学》第八章热辐射的基本定律汇报人：AA2024-01-20

目录热辐射基本概念与特性热辐射基本定律介绍物体间热辐射交换计算方法影响热辐射传递因素探讨热辐射在各个领域应用举例总结与展望

01热辐射基本概念与特性

物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。物体内部微观粒子（如原子、分子等）的热运动导致能量以电磁波的形式向外传递。热辐射定义及产生原因产生原因热辐射定义

电磁波谱按波长或频率顺序排列的电磁波系列，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。热辐射与电磁波谱关系热辐射主要位于红外线波段，其波长范围大致在0.75-1000微米之间。电磁波谱与热辐射关系

黑体定义：能够吸收所有入射的电磁辐射的理想物体。黑体辐射特性黑体的发射率等于吸收率，均为1。黑体的光谱辐射出射度仅与温度和波长有关，与方向无关。在相同温度下，黑体的辐射出射度最大。0102030405黑体辐射及特性分析

实际物体与黑体比较010203实际物体的发射率小于1，且随波长和温度的变化而变化。实际物体的光谱辐射出射度不仅与温度和波长有关，还与方向有关。与黑体相比，实际物体在相同温度下的辐射出射度较小。

02热辐射基本定律介绍

普朗克定律内容及意义普朗克定律内容描述了黑体辐射出射度与温度、波长之间的关系，是热辐射领域的基础定律。普朗克定律意义揭示了黑体辐射的基本规律，为热辐射研究提供了重要的理论支撑，同时也为其他热辐射定律的推导和应用奠定了基础。

斯特藩-玻尔兹曼定律内容描述了黑体辐射出射度与温度的四次方成正比的关系。斯特藩-玻尔兹曼定律应用应用于测量物体的温度、计算热辐射传递的热量以及研究天体物理等领域。斯特藩-玻尔兹曼定律应用

010203兰贝特定律内容描述了黑体辐射强度与方向之间的关系，即黑体辐射强度在各个方向上相等。余弦定律内容描述了实际物体辐射强度与方向之间的关系，即实际物体辐射强度随方向的变化遵循余弦函数规律。兰贝特定律和余弦定律关系兰贝特定律是余弦定律的特例，当物体为黑体时，余弦定律退化为兰贝特定律。兰贝特定律和余弦定律关系

介质中各个方向的物理性质相同，即介质对热辐射的传播不具有方向性。各向同性介质定义热辐射在各向同性介质中传播时，其传播方向不受限制，可以沿任意方向传播；同时，热辐射的强度在各个方向上相等，不随传播方向的变化而变化。这些特性使得各向同性介质在热辐射传递过程中具有广泛的应用价值。各向同性介质中传播特性各向同性介质中传播特性

03物体间热辐射交换计算方法

角系数概念及计算方法描述物体表面间辐射换热相对大小的几何因子，与物体的形状、大小和相对位置有关。角系数定义通过求解物体表面间的角系数积分方程，可以得到物体间的辐射换热量。对于简单形状，如平行平板、圆柱等，可以采用解析法求解；对于复杂形状，则需要采用数值计算方法。计算方法

形状因子定义描述物体形状对辐射换热影响的无量纲参数，与物体的形状、大小、表面发射率和温度有关。应用方法在辐射换热计算中，引入形状因子可以简化计算过程。对于某些具有规则形状的物体，可以直接利用形状因子表进行查表计算；对于不规则形状的物体，则需要采用数值计算方法求解形状因子。形状因子在交换计算中应用

VS在物体间的辐射换热过程中，射线会在物体表面之间发生多次反射和透射，形成复杂的换热网络。处理方法为了准确计算物体间的辐射换热量，需要考虑多次反射和透射的影响。可以采用蒙特卡罗方法、有限元方法等数值计算方法对多次反射和透射进行模拟和分析，得到准确的换热结果。多次反射和透射现象多次反射和透射处理方法

有限元法将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元组合体，通过求解每个单元的近似解来逼近整个求解域的解。有限差分法将求解区域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，通过求解差分方程得到近似解。蒙特卡罗方法通过随机抽样的方式模拟射线在物体间的传播过程，从而得到辐射换热的统计结果。该方法适用于复杂形状和不规则表面的辐射换热计算。数值计算方法简介

04影响热辐射传递因素探讨

温度越高，物体发射的热辐射能量越大。根据普朗克辐射定律，物体发射的辐射能量与其温度的四次方成正比。温度对热辐射的波长分布也有影响。随着温度的升高，热辐射的峰值波长向短波方向移动，即维恩位移定律。温度差异是热辐射传递的驱动力。两个不同温度的物体之间会存在热辐射传递，热量从高温物体传向低温物体。温度对热辐射传递影响

表面粗糙度表面粗糙度对热辐射传递也有影响。粗糙表面可能增加或减少热辐射传递，取决于粗糙度的具体形态和尺度。表面氧化程度某些材料表面氧化后，其发射率会发生变化，从而影响热辐射传递。表面发射率不同材料表面的发射率不同，影响其热辐射能力。发射率越高的表面，热辐射传递越有效。表面状况对热辐射传递影响

123介质对热辐射的吸收作