传热学辐射换热课件.pptVIP

v§12-1热辐射的基本概念v§12-2黑体辐射基本定律v§12-3两物体表面间的辐射换热计算v§12-4气体辐射

总体要求：定性：热辐射基本概念，黑体辐射基本定律，实际物体的辐射特性及基耳霍夫定律；辐射换热的强化与削弱。定量：利用黑体辐射基本定律及黑体辐射换热函数求解辐射换热问题。

第十二章辐射换热热辐射是热传递的三种基本方式之一，它是由电磁波来传递能量的现象，与导热和对流有着本质的区别。辐射换热是互不接触的物体之间通过相互辐射进行热交换的过程。

由于太空的超真空环境是天然的热绝缘体，使其高温外壁不易冷却，而辐射几乎是唯一的散热方式辐射通过低温区向人体传热

人体与墙壁间的传热方式主要是辐射

辐射换热应用背景介绍物体通过电磁波来传递能量的方式叫辐射。自然界中各个物体不停地向空间发出热辐射，同时又不断地吸收其它物体发出的热辐射。辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递——辐射换热。传统工业中的辐射换热问题太阳能热水器是典型的利用辐射换热原理

§12-1热辐射的基本概念一、辐射的概念及特点1定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量保温瓶的散热--保温瓶夹层中主要依靠辐射传热

2辐射换热基本特点:1）只要物体温度T0K，物体就有辐射本领；2）存在近程及远程效应(近在咫尺，远至天体)；3）存在热动平衡（吸收和发射）；4）在高温时更加重要，与（Tw5）存在着吸收，反射与穿透；6）物性随波长和方向而变；44－Tf）成正比；7）无须任何介质，可以穿过真空和低温。

3、电磁波谱电磁辐射包含了多种形式，如下图所示，而我们所感兴趣的，即工业上有实际意义的热辐射区域一般为0.38－1000μm。国际上规定家用微波炉的微波波长为122mm，对应频率为2450MHz电磁波的传播速度：c=fλ式中：f—频率，s-1;λ—波长，μm

例：室温下呈黑色的铁棒在炉中加热时，颜色渐呈暗红、红、橙黄，您知道为什么吗？维恩定律答案：随着铁棒的加热，温度升高，其辐射能量最大的波长向短波方向移动，即经历了由远红外线、近红外线到可见光区域，因而会呈现上述颜色变化。

例：海水的颜色为什么总是蓝色的？答案：这是由于海水的非灰性质引起的，即海水对不同的波长的可见光吸收率不同，对蓝色波长附近的射线吸收少，反射多，所以呈蓝色。

第十二章辐射换热热辐射的基本概念二、吸收、反射和透射一般来说，热射线也遵循可见光的规律，即当射线落到物体表面上时，也发生吸收、反射和穿透现象。如图，设外界投射到物体表面的总能量为Q,一部分能量Q在进入表面后被物体A吸收；另一部分能量Q被物体反射，其余部分能量Q透射过物RD体，于是有：QRQ令则:A+D+R=1QAQD

第十二章辐射换热热辐射的基本概念二、吸收、反射和透射A------吸收率D------反射率R-----穿透率A、D、R的大小都在0---1范围内变化，大小与物体的温度和表面状况有关，实际工程中，可以认为液体和固体不允许热辐射透过，所以D=0。就固体和液体而言，吸收能力大的物体其反射能力就弱。在工程中，通常把吸收率A=1的物体称为绝对黑体（简称黑体）；把反射率R=1的物体称为镜体，或绝对白体；把穿透率D=1的物体称为透明体。在工程中，通常引入灰体的概念，即A1的物体。

灰体v单色发射率不随波长而变化的物体，我们称之为灰体v作为一种研究中的假想物体，在自然界中灰体并不存在的；v灰体的辐射力遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律，即C─灰体辐射系数

三、辐射力和单色辐射力自然界中并不存在绝对的黑体，用人工的方法可以制造出十分接近黑体的模型，如图，在前墙上开一个小孔的空腔制成黑体，空腔壁面应保持均匀的温度。当辐射经过小孔射进空腔时，在空腔内要经历多次的吸收和反射，而每经过一次吸收，辐射能就按照内壁面吸收率的份额被减弱一次，最终能离开小孔的能量微乎其微，可认为完全被吸收再空腔内。

第十二章辐射换热热辐射的基本概念辐射力是指物体单位表面积上单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长范围内的总能量，用符号E表示。若物体的表面积为F，所发射出去的总能量是Q,则辐射力为：w/m2物体辐射能量按波长的分布是不均匀的。若在波长λ至dλ的波段内，辐射的能量为dE则：w/m2E表示单位时间内，物体在单位面积上向半球空间所有方向发射的某一特λ定波长的能量，称单色辐射力。凡属黑体的一切量都用E表示。0

四、发射率（黑度）v前面定义了黑体的发射特性：同温度下，黑体发射热辐射的能力最强，包括所有方向和所有波长；v真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体；v发射率(也称为黑度)?：相同温度下，实际物体的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比:实际物体的辐射力服从斯蒂芬-玻尔兹曼定律（四次方