第十一章 輻射換熱

1、 第一節(jié)第一節(jié) 熱輻射的基本概念和基本定律熱輻射的基本概念和基本定律 輻射輻射 、輻射能、輻射能 物體以電磁波或粒子（物體以電磁波或粒子（如阿爾法粒子、貝塔粒子等 ）的形式傳遞能量的過(guò)程稱為輻射，被傳遞的能量）的形式傳遞能量的過(guò)程稱為輻射，被傳遞的能量稱為輻射能。稱為輻射能。 熱輻射熱輻射 因熱的原因激發(fā)物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子振動(dòng)，將熱能轉(zhuǎn)變因熱的原因激發(fā)物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子振動(dòng)，將熱能轉(zhuǎn)變成輻射能，以電磁波的形式向外輻射的過(guò)程稱為熱輻射。成輻射能，以電磁波的形式向外輻射的過(guò)程稱為熱輻射。 一、熱輻射的基本概念一、熱輻射的基本概念 1.熱輻射的本質(zhì)和特點(diǎn)熱輻射的本質(zhì)和特點(diǎn) 熱射線熱射線 電磁波譜電磁波譜

2、 熱輻射產(chǎn)生的電磁波，包括熱輻射產(chǎn)生的電磁波，包括全部可見光全部可見光( 為為0.380.76 m） 、部分紫外線部分紫外線（ 0.38 m）和和部分紅外線部分紅外線（ 0.76 m） 。 常用常用波長(zhǎng)波長(zhǎng)來(lái)來(lái)描述電磁波描述電磁波一般可將熱輻射看成紅外線輻射。一般可將熱輻射看成紅外線輻射。 熱輻射的特點(diǎn)熱輻射的特點(diǎn) （1）熱輻射不需要冷、熱物體直接接觸，也不需要熱輻射不需要冷、熱物體直接接觸，也不需要中間介質(zhì)來(lái)傳遞熱量，可以在真空中進(jìn)行熱量傳播。中間介質(zhì)來(lái)傳遞熱量，可以在真空中進(jìn)行熱量傳播。 （2）熱輻射過(guò)程不僅有能量的傳遞，而且還伴隨有熱輻射過(guò)程不僅有能量的傳遞，而且還伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)換。

3、能量形式的轉(zhuǎn)換。 物體輻射物體輻射 熱熱 能能 輻射能輻射能 物體吸熱物體吸熱 （3）任何物體的溫度只要高于任何物體的溫度只要高于0K，都可以不停地向，都可以不停地向外發(fā)射電磁波。溫度愈高外發(fā)射電磁波。溫度愈高, 熱輻射的能力愈強(qiáng)。熱輻射的能力愈強(qiáng)。（4）輻射換熱是物體之間發(fā)射輻射和接收吸收的總效果。輻射換熱是物體之間發(fā)射輻射和接收吸收的總效果。 熱輻射是熱量傳遞熱輻射是熱量傳遞的基本方式之一的基本方式之一 當(dāng)熱射線投射到物體表面上時(shí)，也發(fā)生吸收、反射當(dāng)熱射線投射到物體表面上時(shí)，也發(fā)生吸收、反射 和透射現(xiàn)象。和透射現(xiàn)象。 2.吸收、反射和透射吸收、反射和透射或或 即即 熱射線是電磁波，也遵循熱

4、射線是電磁波，也遵循可見光射線的規(guī)律可見光射線的規(guī)律DRA1DRA1DRA 吸收率吸收率AA 反射率反射率 透射率透射率 RRDD總輻射能總輻射能A 1，即，即R D 0，物體能，物體能吸收吸收全部的輻射能。全部的輻射能。 3.黑體、白體和透熱體黑體、白體和透熱體R 1，即，即A D 0，投射到物體上的輻射能被全部，投射到物體上的輻射能被全部反射反射。 材料的性質(zhì)及其表面粗糙度對(duì)吸收率有重大影響。材料的性質(zhì)及其表面粗糙度對(duì)吸收率有重大影響。一般來(lái)講，物體的表面越粗糙，吸收率就越大。一般來(lái)講，物體的表面越粗糙，吸收率就越大。 黑體黑體 白體白體(鏡體鏡體) 如磨光的如磨光的金屬表面金屬表面凡屬凡

5、屬黑體黑體的一切量的一切量均加均加下角標(biāo)下角標(biāo)b 均為假定的均為假定的理想物體理想物體 如電影如電影院內(nèi)壁院內(nèi)壁 透熱體透熱體 D 1，即，即A R 0，投射到物體上的輻射能被全部，投射到物體上的輻射能被全部透過(guò)透過(guò)。 如絕對(duì)干如絕對(duì)干燥空氣燥空氣一般來(lái)講，固體和液體都是不透熱體一般來(lái)講，固體和液體都是不透熱體。氣體反射率為。氣體反射率為0。4.灰體灰體A1，且吸收率不隨波長(zhǎng)而改變（，且吸收率不隨波長(zhǎng)而改變（A為常數(shù)為常數(shù)）的物體。）的物體。 絕大多數(shù)的工程材料在熱輻射范圍內(nèi)均可近似為絕大多數(shù)的工程材料在熱輻射范圍內(nèi)均可近似為灰體灰體處理。處理。 工程中為簡(jiǎn)化輻射工程中為簡(jiǎn)化輻射換熱計(jì)算而引入

6、換熱計(jì)算而引入 人工黑體空腔人工黑體空腔1 1、普朗克（、普朗克（PlanckPlanck）定律）定律( (黑體輻射按波長(zhǎng)分布的規(guī)律黑體輻射按波長(zhǎng)分布的規(guī)律) ) 普朗克定律即普朗克定律即黑體單色輻射力黑體單色輻射力Eb與與波長(zhǎng)波長(zhǎng)和物體表面和物體表面絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度T之間的函數(shù)關(guān)系式：之間的函數(shù)關(guān)系式： 式中：式中：- -波長(zhǎng)，波長(zhǎng)，m； T- -黑體溫度，黑體溫度，K； C1- -第一輻射常數(shù)，第一輻射常數(shù)，3.74210-16 wm2 C2- -第二輻射常數(shù)，第二輻射常數(shù)，1.43910-2 mK3)/(51/ 12mWeCETcbmax2897.6 m K2900m KT 德國(guó)物理學(xué)家

7、維恩在德國(guó)物理學(xué)家維恩在1896年用經(jīng)典熱力學(xué)方法確定年用經(jīng)典熱力學(xué)方法確定了了Eb為最大值時(shí)為最大值時(shí)的的波長(zhǎng)波長(zhǎng)max與溫度與溫度T之間之間的關(guān)系：的關(guān)系： 例例8-18-1：試分別計(jì)算溫度為：試分別計(jì)算溫度為2000K2000K和和5800K5800K的黑體的的黑體的最大單色輻射力所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最大單色輻射力所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)m m。 解：解： T=2000KT=2000K時(shí)，時(shí)， T=5800KT=5800K時(shí)，時(shí)，mmm45. 11045. 12000109 . 263mmm50. 01050. 05800109 . 2633.斯蒂芬斯蒂芬玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律 黑體輻射力黑體輻射力Eb與

8、黑體熱力學(xué)溫度的四次方成正比，與黑體熱力學(xué)溫度的四次方成正比，又稱為又稱為四次方定律四次方定律，即，即 或或 揭示了黑體的輻射能力揭示了黑體的輻射能力與其溫度之間的關(guān)系與其溫度之間的關(guān)系 b :黑體輻射常數(shù)，黑體輻射常數(shù)， 其值為其值為5.67 10-8 W/(m2 K4)；T : 黑體表面的熱力學(xué)溫度，黑體表面的熱力學(xué)溫度，K。Cb :黑體輻射系數(shù)，黑體輻射系數(shù)， 其值為其值為5.67W/(m2 K4)。 42(/)bbETW m42bb(/)100TECW m 黑度黑度 實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為實(shí)際物體的黑度（也稱為物體的

9、實(shí)際物體的黑度（也稱為物體的發(fā)射率發(fā)射率），用），用 表示。即表示。即 工程上最重要的是確定實(shí)工程上最重要的是確定實(shí)際物體（灰體）的輻射力際物體（灰體）的輻射力 黑度的物理意義：黑度的物理意義： 恒小于恒小于1 物體的黑度是物體本身的一種性質(zhì)。物體的黑度是物體本身的一種性質(zhì)。bEE 它表明物體的輻射能力接近于黑體的程度。它表明物體的輻射能力接近于黑體的程度。 表面粗糙的物體或氧化金屬表面具有較大的黑度。表面粗糙的物體或氧化金屬表面具有較大的黑度。 常用工程材料的黑度由實(shí)驗(yàn)確定，可在常用工程材料的黑度由實(shí)驗(yàn)確定，可在附錄（附表附錄（附表15）和和有關(guān)手冊(cè)有關(guān)手冊(cè)中查出。中查出。 根據(jù)黑度得到根據(jù)

10、黑度得到實(shí)際物體輻射力實(shí)際物體輻射力的計(jì)算公式的計(jì)算公式 絕大部分非金屬材料的黑度在絕大部分非金屬材料的黑度在0.850.95之間，且之間，且 與表面狀況的關(guān)系不大。可近似取作與表面狀況的關(guān)系不大?？山迫∽?.9。 磨光的金屬表面黑度較小。磨光的金屬表面黑度較小。 白體和透熱體其黑度小到為零。白體和透熱體其黑度小到為零。42bb(/)100TEECW m4.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 當(dāng)灰體當(dāng)灰體2表面本身發(fā)射出的表面本身發(fā)射出的輻射能輻射能E2投射到黑體投射到黑體1表面上時(shí)，表面上時(shí)，全部被黑體表面所吸收。而黑體全部被黑體表面所吸收。而黑體1表面發(fā)射出的輻射能表面發(fā)射出的輻射能Eb1投射到投

11、射到灰體灰體2表面上時(shí)，僅有部分能量表面上時(shí)，僅有部分能量A2Eb1被灰體吸收，剩余部分的被灰體吸收，剩余部分的能量（能量（1 A2）Eb1則被反射回黑則被反射回黑體，并被黑體全部吸收。體，并被黑體全部吸收。揭示了實(shí)際物體在熱平衡狀態(tài)下揭示了實(shí)際物體在熱平衡狀態(tài)下輻射力與吸收率之間的關(guān)系輻射力與吸收率之間的關(guān)系 平壁平壁1(黑體黑體): 表面輻射力表面輻射力Eb1 、 溫度溫度T1、 吸收率吸收率A1（ 1）;平壁平壁2(灰體灰體): 表面輻射力表面輻射力E2 、 溫度溫度T2、 吸收率吸收率A2 設(shè)有兩個(gè)距離很近的平行大平壁設(shè)有兩個(gè)距離很近的平行大平壁:平壁平壁1(黑體黑體) 和平壁和平壁2

12、(灰體灰體)。黑體黑體灰體灰體當(dāng)當(dāng)T1 T2時(shí)，兩表面處于熱輻射的平衡狀態(tài)，即：時(shí)，兩表面處于熱輻射的平衡狀態(tài)，即：q 0 灰體灰體2表面發(fā)出的能量為表面發(fā)出的能量為E2，吸收的能量為，吸收的能量為A2Eb1，兩者的差值即為平壁間輻射換熱的兩者的差值即為平壁間輻射換熱的熱流密度熱流密度q。 2221(/)bqEA EW m221bEA Eb122EAE或或 推及其它物體，有推及其它物體，有 b2211EAEAEAEAEnn說(shuō)明：在熱平衡條件下，任何物體的輻射力和吸收率之說(shuō)明：在熱平衡條件下，任何物體的輻射力和吸收率之比恒等于同溫度下黑體的輻射力，并且只和溫度有關(guān)。比恒等于同溫度下黑體的輻射力，

13、并且只和溫度有關(guān)?；鶢柣舴蚨苫鶢柣舴蚨桑?）物體的輻射力越大，其吸收率也越大。善于發(fā)射的物體的輻射力越大，其吸收率也越大。善于發(fā)射的物體也善于吸收。物體也善于吸收。 結(jié)論結(jié)論 （2）實(shí)際物體的輻射力恒小于同溫度下黑體的輻射力。實(shí)際物體的輻射力恒小于同溫度下黑體的輻射力。 （3）物體的吸收率等于同溫度下該物體的黑度。物體的吸收率等于同溫度下該物體的黑度。 b2211EAEAEAEAEnn該式在太陽(yáng)輻射該式在太陽(yáng)輻射吸收中不適用吸收中不適用 /bAE E/bE EA上式即為上式即為基爾霍夫定律基爾霍夫定律表達(dá)式。表達(dá)式。 第二節(jié)第二節(jié) 固體壁面之間的輻射換熱固體壁面之間的輻射換熱 一、角系數(shù)一

14、、角系數(shù) 物體間的輻射換熱量除了與物體的物體間的輻射換熱量除了與物體的表面溫度表面溫度和和黑度黑度有關(guān)有關(guān)外，還與物體換熱表面的外，還與物體換熱表面的幾何形狀幾何形狀、大小大小及及相對(duì)位置相對(duì)位置有關(guān)。有關(guān)。 （a）板）板1輻射到板輻射到板2的能量最多的能量最多;（c）板）板1對(duì)板對(duì)板2的輻射能量為零的輻射能量為零;（b）則介于兩種之間。）則介于兩種之間。 兩固體表面之間的輻射兩固體表面之間的輻射換熱量與兩表面間的換熱量與兩表面間的相相對(duì)位置對(duì)位置有很大關(guān)系有很大關(guān)系 由輻射面直接落到接收面上的能量與輻射面發(fā)出的由輻射面直接落到接收面上的能量與輻射面發(fā)出的全部能量之比稱為角系數(shù)全部能量之比稱為

15、角系數(shù)X。 角系數(shù)角系數(shù) 1 :輻射面輻射面1發(fā)射出的能量，發(fā)射出的能量，W； 2 :輻射面輻射面2發(fā)射出的能量，發(fā)射出的能量，W； 12 :輻射面輻射面1發(fā)出的能量落到接收面發(fā)出的能量落到接收面2上的能量；上的能量； 21 :輻射面輻射面2發(fā)出的能量落到接收面發(fā)出的能量落到接收面1上的能量。上的能量。角系數(shù)的值永遠(yuǎn)小于等于角系數(shù)的值永遠(yuǎn)小于等于1。 1212, 1X2121 , 2X表表14-1 幾種特殊情況的幾種特殊情況的X值與值與C1,2的計(jì)算式的計(jì)算式 一旦兩固體表面的一旦兩固體表面的表面積表面積和和相對(duì)位置相對(duì)位置確定了，它們的確定了，它們的角系數(shù)數(shù)值也就確定了。角系數(shù)數(shù)值也就確定了

16、。 此處的此處的X值可由圖值可由圖14-6查得。查得。54321序號(hào)序號(hào)1A1或或A2兩個(gè)極大的平行面兩個(gè)極大的平行面1A1在在3、4兩種情況之間兩種情況之間1A1物體物體2恰好包住物體恰好包住物體1，A1A2 1Cb 1A1很大的物體很大的物體2包住小物體包住小物體1 1 2Cb 1A1面積有限的兩相等平行面面積有限的兩相等平行面總輻射系數(shù)總輻射系數(shù)C1,2 角系數(shù)角系數(shù)X面積面積A輻輻 射射 情情 況況11121bC11121bC1112211bAAC = 圖圖14-6 平行面間直接輻射熱交換的角系數(shù)平行面間直接輻射熱交換的角系數(shù) = 1圓盤形；圓盤形；2正方形；正方形；3長(zhǎng)方形（邊之比為

17、長(zhǎng)方形（邊之比為2:1）；）；4長(zhǎng)方形（狹長(zhǎng)）長(zhǎng)方形（狹長(zhǎng)）hLhd輻射面間的距離長(zhǎng)）或直徑邊長(zhǎng)（長(zhǎng)方形用短的邊二、角系數(shù)的性質(zhì)二、角系數(shù)的性質(zhì)1 1、相對(duì)性（互換性）、相對(duì)性（互換性）面積：面積：A1、A2溫度：溫度：T1、T2兩黑體：兩黑體：1、2輻射能：輻射能：Eb1、Eb2表面表面1輻射到表面輻射到表面2的輻射能的輻射能2, 11121XAEb表面表面2輻射到表面輻射到表面1的輻射的輻射能能1 , 22212XAEb兩個(gè)黑體表面間的兩個(gè)黑體表面間的凈輻射熱量?jī)糨椛錈崃? , 2222, 111122121EXAEXAbb，如果如果T1=T2，則有，則有021，21bbEE最后得出最后得

18、出eAXAXA1 , 222, 11有效輻射面有效輻射面2 2、完整性、完整性根據(jù)角系數(shù)的定義，角系數(shù)完整性為：根據(jù)角系數(shù)的定義，角系數(shù)完整性為：1or 1.1, 13 , 12 , 1njjinXXXX1.1.1,2 ,1 , 23 , 21 , 2nnnnnXXXXXX1112 , 31 , 33 , 21 , 23 , 12 , 1XXXXXX例如，右圖例如，右圖封閉系統(tǒng)中的任一非凹表面對(duì)其他所有表面的角封閉系統(tǒng)中的任一非凹表面對(duì)其他所有表面的角系數(shù)的總和等于系數(shù)的總和等于1，即：，即：3、分解性（可加性）、分解性（可加性）2, 442, 332, 11XAXAXA6, 115 , 11

19、)65( , 112, 11XAXAXAXA或：6, 15, 12, 1XXX三、兩固體間的輻射換熱三、兩固體間的輻射換熱 工程上常見的兩固體工程上常見的兩固體(灰體灰體1、2 )相互輻射傳熱的過(guò)相互輻射傳熱的過(guò)程，是兩者之間輻射能的程，是兩者之間輻射能的反復(fù)發(fā)射和反射反復(fù)發(fā)射和反射過(guò)程過(guò)程 。兩固體。兩固體間輻射換熱的總結(jié)果為溫度較高的物體傳遞給溫度較低間輻射換熱的總結(jié)果為溫度較高的物體傳遞給溫度較低物體的凈熱量。物體的凈熱量。兩固體表面間的兩固體表面間的凈輻射換熱量?jī)糨椛鋼Q熱量可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算 42412, 12, 1100100TTXAC式中式中 A輻射換熱的計(jì)算基準(zhǔn)面積，輻射換

20、熱的計(jì)算基準(zhǔn)面積，m2；當(dāng)兩固體的輻；當(dāng)兩固體的輻射面積不相等時(shí)，取輻射面積較小的一個(gè)（見射面積不相等時(shí)，取輻射面積較小的一個(gè)（見表表14-1中中A1) 。 54321序號(hào)序號(hào)1A1或或A2兩個(gè)極大的平行面兩個(gè)極大的平行面1A1在在3、4兩種情況之間兩種情況之間1A1物體物體2恰好包住物體恰好包住物體1，A1A2 1Cb 1A1很大的物體很大的物體2包住小物體包住小物體1 1 2Cb 1A1面積有限的兩相等平行面面積有限的兩相等平行面總輻射系數(shù)總輻射系數(shù)C1,2 角系數(shù)角系數(shù)X面積面積A輻輻 射射 情情 況況11121bC11121bC1112211bAAC 習(xí)題習(xí)題14-3為減少平行平面間的

21、輻射換熱量，將一平板為減少平行平面間的輻射換熱量，將一平板（遮熱板）放置于面積均為（遮熱板）放置于面積均為A的兩平行平板之間，如圖的兩平行平板之間，如圖14-7所示。已知兩平行板的溫度分別為所示。已知兩平行板的溫度分別為T1、T2，黑度分別為，黑度分別為 1、 2，其中放置遮熱板后兩平行板的溫度，其中放置遮熱板后兩平行板的溫度T1、T2不變，且遮熱不變，且遮熱板的面積也為板的面積也為A，遮熱板的兩面黑度相等，均等于，遮熱板的兩面黑度相等，均等于 3。假定。假定這些平板的尺寸比它們之間的距離大得多，試求加入遮熱板這些平板的尺寸比它們之間的距離大得多，試求加入遮熱板后兩平行平板間的輻射換熱量減少為

22、原來(lái)的百分之幾。后兩平行平板間的輻射換熱量減少為原來(lái)的百分之幾。 第三節(jié)第三節(jié) 氣體輻射和火焰輻射氣體輻射和火焰輻射（課外）（課外） 在工業(yè)上常遇到的高溫范圍內(nèi)，分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙原在工業(yè)上常遇到的高溫范圍內(nèi)，分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙原子氣體可視為透熱體，如：子氣體可視為透熱體，如：O2、N2、H2等；等； 分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的雙原子氣體及多原子氣體都具有相分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的雙原子氣體及多原子氣體都具有相當(dāng)大的輻射能力和吸收能力當(dāng)大的輻射能力和吸收能力 ，如：，如：CO、CO2、H2O、CH4。前面在討論固體表面間的輻射換前面在討論固體表面間的輻射換熱時(shí)，由于表面溫度不高，不考熱時(shí)，由于表面溫度不高，不考慮固

23、體表面間的介質(zhì)慮固體表面間的介質(zhì)(認(rèn)為是透認(rèn)為是透熱體熱體)對(duì)輻射換熱的影響對(duì)輻射換熱的影響 工程上，煙氣（或燃?xì)猓┲械墓こ躺?，煙氣（或燃?xì)猓┲械亩趸级趸己秃退魵馑魵馐侵魇侵饕木哂休椛淠芰Φ臍怏w，其輻射和吸收特性對(duì)煙氣的影要的具有輻射能力的氣體，其輻射和吸收特性對(duì)煙氣的影響很大。響很大。一、氣體輻射和吸收的特點(diǎn)一、氣體輻射和吸收的特點(diǎn)（1）氣體的輻射和吸收對(duì)波長(zhǎng)有強(qiáng)烈的選擇性。）氣體的輻射和吸收對(duì)波長(zhǎng)有強(qiáng)烈的選擇性。 氣體只能輻射和吸收氣體只能輻射和吸收光帶光帶的能量，對(duì)光帶以外的熱的能量，對(duì)光帶以外的熱射線，氣體就成為透熱體。射線，氣體就成為透熱體。 光帶光帶: 氣體輻射和吸收

24、的波長(zhǎng)范圍。氣體輻射和吸收的波長(zhǎng)范圍。 1黑體；黑體；2灰體；灰體；3氣體氣體氣體的輻射光譜和吸收光譜氣體的輻射光譜和吸收光譜 不連續(xù)不連續(xù)氣體的輻射能力仍可用其氣體的輻射能力仍可用其黑度黑度來(lái)表征。來(lái)表征。表表14-2水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶 部分光帶重疊部分光帶重疊 光帶光帶氣體種類氣體種類H2OCO2波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍/ m帶寬帶寬/ m波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍/ m帶寬帶寬/ m2.243.271.032.363.020.664.8 8.53.74.014.80.7912251312.516.54.0氣體的吸收率不再與其黑度相等，不能近似地作為灰體處理。氣

25、體的吸收率不再與其黑度相等，不能近似地作為灰體處理。 氣體的吸收能力除與本身氣體的吸收能力除與本身情況有關(guān)外，還與外來(lái)的情況有關(guān)外，還與外來(lái)的波長(zhǎng)范圍有關(guān)波長(zhǎng)范圍有關(guān) 當(dāng)輻射能投射到氣體當(dāng)輻射能投射到氣體界面上時(shí)，輻射能穿過(guò)氣界面上時(shí)，輻射能穿過(guò)氣體界面并進(jìn)入氣體層，在體界面并進(jìn)入氣體層，在透過(guò)氣體層的過(guò)程中透過(guò)氣體層的過(guò)程中不斷不斷被氣體吸收被氣體吸收，最后只有部，最后只有部分能量穿透整個(gè)氣體層。分能量穿透整個(gè)氣體層。 當(dāng)氣體層對(duì)某一界面當(dāng)氣體層對(duì)某一界面輻射時(shí)，實(shí)際上是整個(gè)氣輻射時(shí)，實(shí)際上是整個(gè)氣體層中各處的氣體對(duì)該界體層中各處的氣體對(duì)該界面輻射的總和。面輻射的總和。 （2）氣體的輻射和吸

26、收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。）氣體的輻射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。 固體的輻射和吸收固體的輻射和吸收是在是在表面表面進(jìn)行的進(jìn)行的 二、火焰輻射二、火焰輻射 鍋爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的火焰與四周受熱面（水冷壁）鍋爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的火焰與四周受熱面（水冷壁）之間進(jìn)行輻射傳熱的過(guò)程稱為之間進(jìn)行輻射傳熱的過(guò)程稱為爐內(nèi)輻射換熱爐內(nèi)輻射換熱。 火焰輻射近似于固體輻射，可近似地作為火焰輻射近似于固體輻射，可近似地作為灰體灰體處理。處理。 發(fā)光火焰的輻射特性與其所含發(fā)光火焰的輻射特性與其所含微粒的大小和數(shù)量微粒的大小和數(shù)量有關(guān)。有關(guān)。 火焰中含有煤粒、飛灰與煙渣等火焰中含有煤粒、飛灰與煙渣等具有輻射能力強(qiáng)的固體微粒具

27、有輻射能力強(qiáng)的固體微粒 為復(fù)雜換為復(fù)雜換熱過(guò)程熱過(guò)程 第四節(jié)第四節(jié) 太陽(yáng)輻射和環(huán)境輻射太陽(yáng)輻射和環(huán)境輻射 太陽(yáng)的巨大能量完全靠太陽(yáng)的巨大能量完全靠輻射輻射方式送達(dá)地球表面方式送達(dá)地球表面; 由由于距離遙遠(yuǎn)，到達(dá)地球的于距離遙遠(yuǎn)，到達(dá)地球的太陽(yáng)射線近似于平行太陽(yáng)射線近似于平行。 由于太陽(yáng)溫度高達(dá)數(shù)千萬(wàn)度，它向宇宙空間輻射的由于太陽(yáng)溫度高達(dá)數(shù)千萬(wàn)度，它向宇宙空間輻射的能量中約能量中約98集中在集中在0.2 m 3 m的短波區(qū)。的短波區(qū)。 紫外線紫外線部分（部分（ 0.38 m）約占）約占8.7，太陽(yáng)輻射能量中太陽(yáng)輻射能量中: 可見光可見光部分（部分（0.38 m 0.76 m）約占）約占44.6，

28、 紅外線紅外線部分（部分（ 0.76 m）約占）約占45.4。 在太陽(yáng)和地球的平均距離上，在地球大氣層外緣與在太陽(yáng)和地球的平均距離上，在地球大氣層外緣與太陽(yáng)射線垂直的單位面積上接收到的太陽(yáng)輻射能為太陽(yáng)射線垂直的單位面積上接收到的太陽(yáng)輻射能為Sc1367W/m21.6W/m2 Sc 為太為太陽(yáng)常數(shù)陽(yáng)常數(shù)由由Sc ，可算得太陽(yáng)表面相當(dāng)于溫度為，可算得太陽(yáng)表面相當(dāng)于溫度為5762K的黑體。的黑體。 地球大氣層外緣某區(qū)域水平面上地球大氣層外緣某區(qū)域水平面上單位面積所接受到的太陽(yáng)輻射能為單位面積所接受到的太陽(yáng)輻射能為 GsfSccos f :地球繞太陽(yáng)運(yùn)行軌道非圓形的修正，地球繞太陽(yáng)運(yùn)行軌道非圓形的修正，f 0.971.03 :太陽(yáng)射線與水平面法線的夾角，稱太陽(yáng)射線與水平面法線的夾角，稱天頂角天頂角。太陽(yáng)射線大氣層地面GS2OnSc 太陽(yáng)射線在穿過(guò)大氣層時(shí)，沿程強(qiáng)度逐漸減弱，減太陽(yáng)