材料科学工程课件辐射换热.ppt

遮热罩对水冷壁的辐射散热量q4为在稳态时q3=q4，于是遮热罩的平衡温度t3可从上两式中求出。一般用迭代法或图解法求解，得t3＝903℃解：烟气以对流方式传给遮热罩内外两个表面的热流密度q3为第101页,共115页，星期六，2024年，5月烟气对热电偶的对流换热量为热电偶对遮热罩的辐射换热量为热平衡时q1=q2,可求出热电偶的平衡温度t1，即热电偶的指示温度。可求得＝951.2℃。第102页,共115页，星期六，2024年，5月4.8气体辐射本节将简要介绍气体辐射的特点、换热过程及其处理方法。在工程中常见的温度范围内，和具有很强的吸收和发射热辐射的本领，而其他的气体则较弱。第103页,共115页，星期六，2024年，5月1气体辐射的特点(1)气体辐射对波长具有选择性。它只在某谱带内具有发射和吸收辐射的本领，而对于其他谱带则呈现透明状态。和的主要吸收谱带第104页,共115页，星期六，2024年，5月(2)气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的，因而，气体的发射率和吸收比还与容器的形状和容积大小有关。第105页,共115页，星期六，2024年，5月2气体吸收定律当热辐射进入吸收性气体层时，因沿途被气体吸收而衰减。第106页,共115页，星期六，2024年，5月理论上已经证明，与行程dx成正比，设比例系数为，则有式中，负号表示吸收，为光谱衰减系数，m-1，它取决于气体的种类、密度和波长。第107页,共115页，星期六，2024年，5月即Beer定律式中，s是辐射通过的路程长度，常称之为射线程长。从上式可知，热辐射在气体内呈指数规律衰减。第108页,共115页，星期六，2024年，5月3气体辐射的光谱吸收比、光谱发射率Beer公式可以写为光谱穿透比对于气体，反射率为零，于是有根据Kirchhoff定律，光谱发射率为第109页,共115页，星期六，2024年，5月气体的发射率与吸收率

1气体的发射率

实际气体的辐射第110页,共115页，星期六，2024年，5月气体发射率的计算第111页,共115页，星期六，2024年，5月2.吸收率气体辐射具有选择性，不能作为灰体来处理气体与包壳有换热的情况，也不处于热平衡气体的吸收率不等于黑度当H2O和CO2共存时第112页,共115页，星期六，2024年，5月４气体辐射换热气体与外壳之间的辐射换热１.外壳为黑体炉墙或烟道可作为黑体处理第113页,共115页，星期六，2024年，5月２.外壳是灰体与封闭系统相似，不同点在于气体的吸收率与发射率不同工程上近似认为气体的吸收率与发射率相等第114页,共115页，星期六，2024年，5月火焰辐射纯净的火焰：火焰暗，呈蓝色，固体颗粒少乙炔发光火焰：含有灰分、炭黑颗粒，火焰明亮，辐射率较大，随固体颗粒含量的变化而变化1.气体和液体燃料：炭黑发光2.固体燃料：炭黑，焦炭颗粒，灰粒发光第115页,共115页，星期六，2024年，5月*对于灰体，不论投入辐射是否来自黑体，也不论是否处于热平衡条件，其吸收比恒等于同温度下的发射率。这个重要结论对辐射换热条件下吸收比的确定带来实质性的简化，其重要性是不容低估的。今后讨论过程中，如无特殊说明，均假设辐射表面具有漫射特性的灰体漫灰表面*净热量法：利用表面的投射辐射、有效辐射的概念，建立表面内部能量平衡式，或外部能量平衡式，可以得到各表面的净热量、角系数、温度、辐射物性的相互关系。这就是净热量法。*显然，如果从表面2出发，同样可以得到上面的关系式，只是下标1全部都变为2而已，可见，上式具有普遍性。只要保证所有量都针对一个面就行了。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第69页,共115页，星期六，2024年，5月【例】求下列图形中的角系数解：第70页,共115页，星期六，2024年，5月解：解：第71页,共115页，星期六，2024年，5月如图所示，黑表面1和2之间的辐射换热量为１的部分的部分到达表面到达表面的热辐射的热辐射发出表面发出表面221)(212,111,2222,1112,1ˉˉ-=-=ＱbbbbEEXAXEAXEA4.6被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热

４.6.１两黑体表面组成的封闭腔间的辐