热辐射的基本定律 (3).ppt

**引：辐射能是按空间方向分布的，往往不同方向有不同数值，辐射能也是按波长分布的，不同波长具有不同能量。描述辐射能的这些性质需要不同参数。*李琼《传热学》漫发射的概念：表面的定向发射率??与方向无关，即定向辐射强度与方向无关，满足上诉规律的表面称为漫发射面，这是对大多数实际表面的一种很好的近似。几种金属导体在不同方向上的定向发射率?(?)(t=150℃)2、定向发射率与漫射表面第49页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率??(t=0~93.3℃)第50页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》但从图中可以看出，金属在θ=0-40o、非金属在θ=0-60o的单色发射率基本为常数，所以较为粗糙的实际物体表面可作为漫射表面处理，但其发射率应做如下修正：（非金属）（磨光金属表面）实际物体辐射方向修正第51页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》各朝向辐射同性的表面称为漫辐射表面，εθ≠f(θ)；αθ≠f(θ)⑴符合兰贝特余弦定律；⑵定向吸收比与空间方向无关。⑶辐射力符合四次方定律：E=εEb=εθEb一般较为粗糙的实际物体表面可作为漫射表面处理。漫射表面：第52页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》3、光谱辐射率与灰体实际材料表面的光谱辐射力不遵守普朗克定律，或者说不同波长下光谱发射率随波长的变化比较大，并且不规则。某一温度下，实际物体的单色辐射力随波长的变化是不规则的。但工程上，实际物体一般可用灰体近似替代。第53页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》灰体：灰体：是指物体光谱辐射力与同温度黑体光谱辐射力随波长的变化曲线相似，或它的单色发射率不随波长变化，即：ελ≠f(λ)；αλ≠f(λ)辐射是连续的光谱：Eλ=ελEb,λ辐射力符合四次方定律：E=εEb=ελEb一般实际物体表面在红外线波长范围内，可以近似作为灰体处理。第54页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》(1)实际物体的辐射力与黑体和灰体的辐射力的差别见图；(2)实际物体的辐射力并不完全与热力学温度的四次方成正比；(3)实际物体的定向辐射强度也不严格遵守Lambert定律，实际物体、黑体和灰体的辐射能量光谱因此，他们一般需要实验来确定，形式也可能很复杂。在工程上一般都将真实表面假设为漫射表面。实际物体在红外波段范围内可近似视为灰体。实际物体的辐射特性第55页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》将不确定因素归于修正系数，这是由于热辐射非常复杂，很难理论确定，实际上是一种权宜之计；服从Lambert定律的表面成为漫射表面。虽然实际物体的定向发射率并不完全符合Lambert定律，但仍然近似地认为大多数工程材料服从Lambert定律，这有许多原因；物体表面的发射率取决于物质种类、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。注意第56页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》五.基尔霍夫定律上一节简单介绍了实际物体的发射情况，那么当外界的辐射投入到物体表面上时，该物体对投入辐射吸收的情况又是如何呢？本节将对其作出解答。Semi-transparentmedium第57页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》1.投入辐射：单位时间内投射到单位表面积上的总辐射能。2.选择性吸收：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，这叫选择性吸收。3.吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用?表示，即首先介绍几个概念：（实际物体的吸收特性）第58页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》4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。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。灰体：光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体。此时，不管投入辐射的分布如何，吸收比?都是同一个常数。第59页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》根据前面的定义可知，物体的吸收比除与自身表面性质的温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分布有关。设下标1、2分别代表所研究的物体和产生投入辐射的物体，则物体1的吸收比为第60页,共76页，星期六，2024年，5月*李琼《传热学》如果投入辐射来自黑体，由于，则上式可变为第