輻射傳熱課件

1、 基本概念基本概念 輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的過程。 熱輻射：物體由于熱的原因以電磁波的形式 向外發(fā)射能量的過程。 特點：特點： p能量傳遞的同時還伴隨著能量形式的轉換； p不需要任何介質。 QR QD QA N Q 能量守恒定律： DRA QQQQ 式中 吸收率； 反射率； 透過率。 A Q Q A R Q Q R D Q Q D 1DRA 熱輻射對物體的作用 總能量Q:被物體吸收QA ；被反射QR ；穿過物體QD 黑體黑體： 1A 白體（鏡體）：白體（鏡體）： 1R 透熱體透熱體： 1D A,R,D = f (物體性質、溫度、表面、輻射波長） 灰體灰體：指能以相同的吸收率吸收所有波長

2、 的輻射能的物體。 固體、液體： D=0 R+A=1 氣體： R=0 A+D=1 物體的輻射能力物體的輻射能力 物體在一定溫度下，單位表面積，單位時間內所發(fā) 射的全部輻射能（波長從全部輻射能（波長從0到到 ），W/m2。 物體的單色輻射能力：物體在一定溫度下，發(fā)射某某 種波長種波長的能力；以E表示，單位W/m3。 輻射能與單色輻射能的關系： d EE 0 1 / 5 1 0 2 Tc e c E 普朗克定律 描述黑體的單色輻射能力描述黑體的單色輻射能力, , 揭示了黑體輻射能力揭示了黑體輻射能力 按照波長的分配規(guī)律按照波長的分配規(guī)律. . Km104387. 1 mW10743. 3 2 2

3、216 1 c c其中 式中 0黑體輻射常數，= 5.67 10-8W/(m2 .K4)； C0黑體輻射系數，= 5.67W/(m2 .K4) 斯蒂芬-波爾茨曼定律 一、黑體一、黑體 4 0 4 0 0 ) 100 ( T CTdEE ob 四次方定律表明，熱輻射對溫度特別敏感。 二、二、 實際物體實際物體 物體的黑度 0 C C E E b Tb A A=1 對灰體: b AEEQ 熱交換達到平衡時 T=Tb,Q=0 b AEE b E A E 任意物體: b E A E E Eb （1-A ）Eb AEb 灰體 黑體 克希霍夫定律 結論： （1）任何物體的發(fā)射能力與吸收率的比值均相同，且

4、等于同溫度下絕對黑體的發(fā)射能力。物體的發(fā)射能力 越強，其吸收率越大。 （2）A= 即同溫度下，物體的吸收率與黑度在數值上相等。 ：表示灰體發(fā)射的輻射能占同溫度下黑體發(fā)射的分數；：表示灰體發(fā)射的輻射能占同溫度下黑體發(fā)射的分數； A ：表示外界投入的輻射能可被物體吸收的分數。表示外界投入的輻射能可被物體吸收的分數。 （），即在任何溫度下，各種物體 中以絕對黑體的發(fā)射能力為最大。 兩無限大平行灰體壁面間的相互輻射兩無限大平行灰體壁面間的相互輻射 兩固體間的相互輻射兩固體間的相互輻射 2 121 EEq 2121 2112 21 AAAA EAEA q 設 T1 T2 E1、E21、2面在溫度T1 、

5、T2下的發(fā)射能力； E1、E21、2面發(fā)射的總能量。 122 2 211 1 )1 ( )1 ( EAEE EAEE 兩平面間單位面積的輻射熱量： ) 100 () 100 ( 1 11 4241 21 0 21 TTC q 02121 0 21 111 1 1 11 CCC C C 令： 將 22 11 4 2 022 4 1 011 ) 100 ( ) 100 ( A A T CE T CE 代入： 總發(fā)射系數 ) 100 () 100 ( 4 2 4 1 211221 TT ACQ 式中 A平面的傳熱面積； 1-2角系數(物體1發(fā)射輻射能被2攔截分率)。 兩平面的面積有限時： ) 100 () 100 ( 4241 2121 TT ACQ 三、影響輻射傳熱的因素三、影響輻射傳熱的因素 1. 溫度的影響 T4 ， 低溫時可忽略，高溫時可能成為主要方式 2.