热工基础与应用 (第4版)课件：辐射传热.ppt

角系数完全是一个几何因子物体表面温度及发射率的改变只影响发射的辐射能的绝对大小，不影响落到其他表面上的百分数二、角系数的特征1.角系数的相对性2.角系数的完整性3.角系数的分解性（可加性）封闭空间三、角系数的确定简单特殊物体表面间的角系数1.两块很接近的大平行平板：2.一非凹表面被另一凹表面所包围3.三个非凹表面组成的封闭系统：4.两个可以相互看见的非凹表面组成的如图系统：工程用线图：利用对称性举例∵∴§12-4灰体表面间的辐射换热一、有效辐射投入辐射G：单位时间内投入到单位面积上的总能量。有效辐射J：单位时间内离开单位面积上的总辐射能量＝本身辐射＋反射辐射。黑体的有效辐射＝本身辐射表面辐射热阻：因表面不是黑体而产生的热阻。二、两个灰体表面组成的封闭系统的辐射换热11几种特例：(1)两表面均为黑体(2)且X1,2=X2,1=1，靠得很近的平行平板热工基础与应用§12-1热辐射的基本概念1.定义：由于热的原因，以电磁波形式传递能量的过程一、热辐射定义2.电磁波谱辐射传热①热射线0.1-100μm：包括太阳0.38-100μm：2000K以下②微波炉微波是波长在1mm-1m之间的电磁波，不是热辐射微波可以穿过塑料、玻璃及陶瓷制品，但却会被像水那样具有极性分子的物体吸收，在物体内部产生接近均匀分布的内热源，使物体得到比较均匀地加热。而一般烘箱则是物体表面上进行接近恒热流的加热。大部分能量在红外区：0.76-20μm1.传播无需介质，真空传播更有效二、热辐射特点好：航天器散热坏：热水瓶保温2.伴随能量的转移和能量形式的转换3.动态热平衡4.发射辐射取决于温度的4次方氢弹爆炸，3×107K核能的和平利用与核武器当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和穿透，如图4-50所示。5.物体对热辐射的吸收、反射和穿透(absorptivity;transmissivity;reflectivity)物体对热辐射的吸收反射和穿透①对于大多数的固体和液体：透明体：发生在表面，表面状况影响显著②对于不含颗粒的气体：发生在气体容积内部，表面状况不重要③黑体：白体：④反射又分镜反射和漫反射两种黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中不存在。但可以人工制造出近似的人工黑体。黑体模型流体力学：理想流体工程热力学：理想气体三、黑体概念1.α=1夏天穿黑衣服2.人工黑体模型空腔上的小孔特性：①具有黑体性质的是小孔，而非空腔，空腔内壁α1②空腔形状没有影响，关键是小孔足够小③模型内壁温度均匀(辐射均匀而且各向同性)，空腔内表面上的有效辐射(自身辐射+反射)就是同温度下的黑体辐射黑洞洞的枪口远眺窗口举例：研究思路：相同温度物体中，黑体辐射能力最大(Kirchhoff定律)，先研究黑体，把其他物体的辐射和黑体相比较，找出偏差，确定必要的修正系数。一、Stefan-Boltzmann定律式中，σ=5.67×10-8W/(m2?K4)，Stefan-Boltzmann常数1.辐射力E(emissivepower)单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和,从总体上表征了物体辐射本领的大小(W/m2)2.§12-2热辐射基本定律黑体的发射特性：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3.实际物体总发射率(emissivity)因此，定义发射率(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ε一般由实验测定，物体发射率只取决于自身，与外界无关真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体物体ε取决于自身，与外界条件无关4.影响ε的因素一般对同种材料，氧化ε非氧化ε，粗糙ε磨光ε物体种类(材料)自身温度(一般地，ε随温度升高而升高)表面状况(氧化与否，粗糙/光滑磨光)因为ε与T有关，实际物体E=εσT4，并不严格与T4成正比波长？空间方向？1.实际物体吸收比1）(总)吸收比α物体对投入于其表面上的辐射能的吸收百分比投入辐射：单位时间内投射到单位表面积上的总辐射能二、吸收比与发射率的关系－Kirchhoff定律物体对某一特定波长λ的辐射能所吸收的百分数，也叫单色吸收比。2）光谱吸收比α(λ)α(λ)只取决于自身，不管投入辐射如何，吸收物体对某一特定波长的吸收能力是确定的。光谱吸收比随波长的变化体现了实际物体