化工原理第四章第六節(jié)講稿

1、2022-6-7第第第第第第四四四四四四章章章章章章 傳熱傳熱傳熱傳熱傳熱傳熱一、基本概念和定律一、基本概念和定律二、兩固體間的輻射傳熱二、兩固體間的輻射傳熱三、對流和輻射的聯(lián)合傳三、對流和輻射的聯(lián)合傳熱熱第第第第第第六六六六六六節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié) 輻射傳熱輻射傳熱輻射傳熱輻射傳熱輻射傳熱輻射傳熱2022-6-7一、基本概念和定律一、基本概念和定律一、基本概念和定律一、基本概念和定律一、基本概念和定律一、基本概念和定律1、熱輻射、熱輻射 熱輻射 ：物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射 輻射傳熱 ：不同物體間相互輻射和吸收能量的綜合過程2、熱射線、熱射線 熱射線 ： 可見光線和紅外光線統(tǒng)稱為熱射線

2、服從反射定律和折射定律 能在均一介質(zhì)中作直線傳播 在真空和大多數(shù)的氣體（惰性氣體和對稱的雙原子氣體）中熱射線可以完全透過 2022-6-73、熱輻射對物體的作用、熱輻射對物體的作用 QQQQDRA1QQQQQQDRA1DRAA=QA/Q 物體的吸收率 R=QR/Q 物體的反射率 D=QD/Q 物體的透過率 QQRQAQDQ Q Q QQA2022-6-7 4、黑體、鏡體、透熱體和灰體、黑體、鏡體、透熱體和灰體 黑體（絕對黑體）： 能全部吸收輻射能的物體，即A=1的物體 鏡體（絕對白體）： 能全部反射輻射能的物體，即R=1的物體 透熱體 ：能透過全部輻射能的物體，即D=1的物體 灰體 ：能夠以相

3、等的吸收率吸收所有波長輻射能的物體 灰體的特點：灰體的特點： 它的吸收率A不隨輻射線的波長而變。 它不是透熱體，即A+R=1,D=0。 2022-6-75、物體的發(fā)射能力物體的發(fā)射能力-斯帝芬斯帝芬-波爾茨曼定律波爾茨曼定律物體發(fā)射能力：物體在一定的溫度下，單位表面積、單位時間內(nèi)所發(fā)射的全部波長的總能量。用E表示，單位：W/m2。單色輻射能力：單位表面積、單位時間內(nèi)的發(fā)射某一特定波長的能力。ddEE0limE2022-6-70dEE 絕對黑體的單色發(fā)射能力E0隨波長的變化的規(guī)律 ：1/251TCbeCE6000K1400K2022-6-7當=0時，單色發(fā)射能力E0均等于零；波長增加時，單色發(fā)射

4、能力也隨之增加，達到一最高值后 ，E0又隨的增加而減??； =時，又回到零。黑體的發(fā)射能力 dE Ebb005112deCTc40T40100TC斯蒂芬斯蒂芬-波爾茨曼定律波爾茨曼定律 2022-6-7:0黑體的發(fā)射常數(shù)或斯蒂芬-波爾茨曼常數(shù) 4280/10669. 5Kmw:0C黑體的發(fā)射系數(shù) KmwC2800/669. 510絕對黑體的發(fā)射能力和絕對溫度的四次方成正比?；殷w的發(fā)射能力E ：4100TCEC：灰體的發(fā)射系數(shù)，取決于物體性質(zhì)、表面情況和溫度。 2022-6-7黑度（發(fā)射率）：同一溫度下，灰體的發(fā)射能力與黑體發(fā)射能力的比值bEE0CCbEE40100TC6、克希霍夫定律、克?；舴蚨?/p>

5、律 bEAE11bEAE11b11EAEq當T1=T2，q=0 時2022-6-7bEAEAEAE2211克希霍夫定律克?；舴蚨?一切物體的發(fā)射能力與其吸收率得比值均相等，且等于同溫度下的絕對黑體的發(fā)射能力，其值只與溫度有關(guān)。 由 bEE和 bEAEbEEA在同一溫度下，物體的吸收率和黑度在數(shù)值上相等。表示灰體發(fā)射能力占黑體發(fā)射能力的分數(shù)A為外界投射來的輻射能被物體吸收的分數(shù) 2022-6-7二、兩固體間的相互輻射二、兩固體間的相互輻射二、兩固體間的相互輻射二、兩固體間的相互輻射二、兩固體間的相互輻射二、兩固體間的相互輻射 1、 兩無限大平行灰體壁面之間的相互輻射兩無限大平行灰體壁面之間的相

6、互輻射 從壁面1輻射和反射的能量之和E123221222122122211211ERRERRERERRERREE122212122222121111RRRRERRRRRE2221211RRRR2111RR2022-6-72022-6-72121111RREREE同理，從壁面2輻射和反射的能量之和E2132211221222222122122ERRERRERERRERREE22212112222121211RRRRERRRRRE211221RRERE2022-6-72121EEq212222121111RRERERRERE440100,1TCEARA111212121EEq2022-6-7424

7、1210100100111TTC42412121100100TTCq11121021CC0211111CCCC1-2總發(fā)射系數(shù) 2022-6-7在面積均為A相距很小的平行面間的輻射傳熱速率為： 42412121100100TTACQ 當兩平行壁面間距離與表面積相比不是很小時 ，輻射傳熱速率應(yīng)寫為： 42412121100100TTACQ2022-6-72022-6-7 C1-2：物體1對物體2的總發(fā)射系數(shù)，取決于壁面的性質(zhì)和兩個壁面的幾何因素。 例：車間內(nèi)有一高和寬各為3m的鑄鐵爐門，其溫度為227，室內(nèi)溫度為27。為了減少熱損失，在爐門前50mm處設(shè)置一塊尺寸和爐門相同的而黑度為0.11的鋁

8、板，試求放置鋁板前、后因輻射而損失的熱量。 ：幾何因子或角度系數(shù)，表示從輻射面積A所發(fā)射出的能量為另一物體表面所攔截的分數(shù)。數(shù)值與兩表面的形狀、大小、相互位置以及距離有關(guān)。 2022-6-7解解：(1)放置鋁板前因輻射損失的熱量)100()100(42412121TTSCQ取鑄鐵的黑度為78. 0121933mSS)/(423. 478. 067. 5421021KmWCC12022-6-7)10027327()100273227(91423. 44421QW410166. 2（2）放置鋁板后因輻射損失的熱量用下標1、2和i分別表示爐門、房間和鋁板。假定鋁板的溫度為TiK，則鋁板向房間輻射的熱

9、量為：)100)100(42422TTSCQiii2022-6-7式中：2933mSSi)/(624. 011. 067. 54202KmWCCii181)100(9624. 042iiTQ 爐門對鋁板的輻射傳熱可視為兩無限大平板之間的傳熱，故放置鋁板后因輻射損失的熱量為：)100()100(44111iiiTTSCQ2022-6-7式中：219mSS1)/(605. 0111. 0178. 01111142101KmWCCii)100(625 9605. 041iiTQ當傳熱達到穩(wěn)定時，21iiQQ81)100(9624. 0)100(625 9605. 044iiTT2022-6-7KTi432WQi1510)100432(625 9605. 041放置鋁板后因輻射的熱損失減少百分率為：%10021660151021660%10021121QQQi%93結(jié)論：結(jié)論：設(shè)置隔熱擋板是減少輻射散熱的有效方法，而且擋板材料的黑度愈低，擋板的層數(shù)愈多，則熱損失愈少。2022-6-7三、輻射、對流聯(lián)合傳熱三、輻射、對流聯(lián)合傳熱三、輻射、對流聯(lián)合傳熱三、輻射、對流聯(lián)合傳熱三、輻射、對流聯(lián)合傳熱三、輻射、對流聯(lián)合傳熱 設(shè)備的熱損失等于對流傳熱和輻射傳熱之和 。由于對流散失的熱量 ：ttAQwWcC由于輻射而散失的熱量 ：4421100100TTAcQwwR設(shè)備向大氣輻射傳熱， 12022-6