輻射傳熱課件

1、 基本概念基本概念 輻射：物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的過(guò)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(guò)程。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： p能量傳遞的同時(shí)還伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換； p不需要任何介質(zhì)。 QR QD QA N Q 能量守恒定律： DRA QQQQ 式中 吸收率； 反射率； 透過(guò)率。 A Q Q A R Q Q R D Q Q D 1DRA 熱輻射對(duì)物體的作用 總能量Q:被物體吸收QA ；被反射QR ；穿過(guò)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(zhì)、溫度、表面、輻射波長(zhǎng)） 灰體灰體：指能以相同的吸收率吸收所有波長(zhǎng)

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(shí)間內(nèi)所發(fā) 射的全部輻射能（波長(zhǎng)從全部輻射能（波長(zhǎng)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(zhǎng)種波長(zhǎng)的能力；以E表示，單位W/m3。 輻射能與單色輻射能的關(guān)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(zhǎng)的分配規(guī)律按照波長(zhǎng)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(shù)，= 5.67 10-8W/(m2 .K4)； C0黑體輻射系數(shù)，= 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(duì)溫度特別敏感。 二、二、 實(shí)際物體實(shí)際物體 物體的黑度 0 C C E E b Tb A A=1 對(duì)灰體: b AEEQ 熱交換達(dá)到平衡時(shí) 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?；舴蚨?結(jié)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(duì)黑體的發(fā)射能力。物體的發(fā)射能力 越強(qiáng)，其吸收率越大。 （2）A= 即同溫度下，物體的吸收率與黑度在數(shù)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?jǐn)?shù)；：表示灰體發(fā)射的輻射能占同溫度下黑體發(fā)射的分?jǐn)?shù)； A ：表示外界投入的輻射能可被物體吸收的分?jǐn)?shù)。表示外界投入的輻射能可被物體吸收的分?jǐn)?shù)。 （），即在任何溫度下，各種物體 中以絕對(duì)黑體的發(fā)射能力為最大。 兩無(wú)限大平行灰體壁面間的相互輻射兩無(wú)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(shè) 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(shù) ) 100 () 100 ( 4 2 4 1 211221 TT ACQ 式中 A平面的傳熱面積； 1-2角系數(shù)(物體1發(fā)射輻射能被2攔截分率)。 兩平面的面積有限時(shí)： ) 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(shí)可忽略，高溫時(shí)可能成為主要方式 2.