ch8.輻射換熱

1、l 輻射換熱的基本概念輻射換熱的基本概念l 輻射換熱的基本定律輻射換熱的基本定律l固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱l氣體輻射氣體輻射主要內(nèi)容主要內(nèi)容第第8 8章章 輻射換熱輻射換熱2:40:021第8章 輻射換熱輻射換熱輻射換熱是指物體之間通過(guò)相互輻射和吸收進(jìn)行的熱量傳輸過(guò)程。是指物體之間通過(guò)相互輻射和吸收進(jìn)行的熱量傳輸過(guò)程。熱輻射熱輻射：物體由于自身溫度引起的發(fā)射輻射能的現(xiàn)象物體由于自身溫度引起的發(fā)射輻射能的現(xiàn)象, ,依靠熱射線(xiàn)（電磁依靠熱射線(xiàn)（電磁波）傳遞熱量。波）傳遞熱量。1、熱輻射、熱輻射紫外線(xiàn)紫外線(xiàn) 0.1- 0.380.1- 0.38可見(jiàn)光可見(jiàn)光 0.38-0.760.38

2、-0.76紅外線(xiàn)紅外線(xiàn) 0.76-1000.76-100熱射線(xiàn)：理論上為熱射線(xiàn)：理論上為0范圍，波長(zhǎng)在范圍，波長(zhǎng)在0.1100m之間。之間。工程上的熱輻射集中在工程上的熱輻射集中在0.760.764040微米的紅外線(xiàn)部分微米的紅外線(xiàn)部分紅外線(xiàn)輻射紅外線(xiàn)輻射。8.1 8.1 輻射換熱基本概念輻射換熱基本概念2:40:032第8章 輻射換熱8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:033第8章 輻射換熱不需要冷熱物體的直接接觸，也不需要中間介質(zhì)不需要冷熱物體的直接接觸，也不需要中間介質(zhì)伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)換，即輻射時(shí)由內(nèi)能轉(zhuǎn)換為伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)換，即輻射時(shí)由內(nèi)能轉(zhuǎn)換為輻射能，吸收時(shí)

3、由輻射能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能。輻射能，吸收時(shí)由輻射能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能。一切溫度高于一切溫度高于0K0K的物體都在不斷地向外發(fā)射輻射的物體都在不斷地向外發(fā)射輻射能，也在吸收周?chē)矬w發(fā)射到它表面上的輻射能。能，也在吸收周?chē)矬w發(fā)射到它表面上的輻射能。特特 點(diǎn)點(diǎn)熱輻射：熱輻射：高溫物體的熱能以電高溫物體的熱能以電磁波的形式傳遞給低溫物體。磁波的形式傳遞給低溫物體。8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:034第8章 輻射換熱2、輻射能的吸收、反射和投射、輻射能的吸收、反射和投射吸收吸收熱熱能能 低溫物體低溫物體熱能高溫高溫物體物體輻射能流（熱射線(xiàn)）輻射能流（熱射線(xiàn)）GGRGDGA穿透穿透 與中間介

4、質(zhì)無(wú)關(guān)與中間介質(zhì)無(wú)關(guān)而由電磁波傳輸而由電磁波傳輸反射反射 8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:035第8章 輻射換熱物體能將外界投射來(lái)的輻射能全部吸收物體能將外界投射來(lái)的輻射能全部吸收黑體黑體能量守恒原理能量守恒原理GRGDGAGGGGGDRA1dra吸收率吸收率反射率反射率透射率透射率0, 1dra物體能將外界投射來(lái)的輻射能全部反射物體能將外界投射來(lái)的輻射能全部反射入射角等于反射角鏡體；漫反射入射角等于反射角鏡體；漫反射白體白體0, 1dar外界投射到物體上的輻射能全部透過(guò)物體外界投射到物體上的輻射能全部透過(guò)物體透明體透明體0, 1rad8.1 8.1 熱輻射的基本概念

5、熱輻射的基本概念2:40:036第8章 輻射換熱固體、液體：固體、液體：對(duì)輻射能的吸收只在物體表面薄層內(nèi)進(jìn)行，可認(rèn)為其透射率：d=01da表面輻射表面輻射氣體：氣體：對(duì)熱輻射幾乎不能反射，即：r=01d1ra對(duì)稱(chēng)的雙原子氣體、純凈空氣，可認(rèn)為其基本不吸收輻射能，即a0體積輻射體積輻射8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:037第8章 輻射換熱物體向外發(fā)射的輻射能包括不同波長(zhǎng)和不同空間方向的能量物體向外發(fā)射的輻射能包括不同波長(zhǎng)和不同空間方向的能量3、輻射力、輻射強(qiáng)度、輻射力、輻射強(qiáng)度l輻射力：輻射力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，物體的單位時(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的全部單位表面積

6、向半球空間發(fā)射的全部波長(zhǎng)波長(zhǎng) 的輻射能量。的輻射能量。 0l單色輻射力：?jiǎn)紊椛淞Γ簡(jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，單位時(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的某一特定波長(zhǎng)的輻射能量射的某一特定波長(zhǎng)的輻射能量, ,描描述輻射能按波長(zhǎng)分布。述輻射能按波長(zhǎng)分布。0dEE8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念ddEE/符號(hào)：E 單位：W/m2符號(hào)： E單位：W/m2.m2:40:038第8章 輻射換熱l方向輻射力：方向輻射力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向某一方向單單位時(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向某一方向單位位立體角立體角內(nèi)發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能量。內(nèi)發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能量。l輻射

7、強(qiáng)度：輻射強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，與某一輻射方向垂直的單位輻射面單位時(shí)間內(nèi)，與某一輻射方向垂直的單位輻射面積在單位立體角發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能量。積在單位立體角發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能量。EsrmW2IsrmW28.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:039第8章 輻射換熱立體角：是一個(gè)空間角度，單位為立體角：是一個(gè)空間角度，單位為Sr 。d 整個(gè)半球的面積為整個(gè)半球的面積為2r2 ，為，為2個(gè)個(gè)球面度球面度ddrdrrdrdFdsin)sin(222u立體角立體角 = F / r2，Sr 為球面度為球面度8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:0310第8章 輻射

8、換熱 dCosdFdQI 1n與方向輻射力關(guān)系與方向輻射力關(guān)系 E =I Cos 在法線(xiàn)上在法線(xiàn)上 En = In ddFdQE1 8.1 8.1 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念2:40:0311第8章 輻射換熱黑體模型黑體模型隨溫度升高，黑體的單色輻射力和輻射力 都在迅速增大；在波長(zhǎng)為0、無(wú)窮大處， 每一分布曲線(xiàn)都有一峰值；隨著溫度升高，黑體的最大單色輻射力向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)。 0bE1exp251TccEbbE8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律1、普朗克定律、普朗克定律2:40:0312第8章 輻射換熱1exp251TccEb0ddEbKmT6 .2897max維恩定律8.2

9、 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2 2、維恩定律、維恩定律2:40:0413第8章 輻射換熱8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2:40:04第8章 輻射換熱14可據(jù)鋼坯的顏色來(lái)判斷其溫度，鋼坯在加熱過(guò)程中當(dāng)：u 無(wú)變化：低于500、u 暗紅：600左右、u 鮮紅：800-850左右、u 桔黃：1000左右u 白熾：1300左右3、斯蒂芬玻爾茲曼定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律dTccdEEbb025101exp40TEb斯蒂芬常數(shù)斯蒂芬常數(shù)42801067. 5KmW40100TcEb42067. 5KmWc8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2:40:0415第8

10、章 輻射換熱4、朗伯定律、朗伯定律余弦定律余弦定律1cosdddn1ddAEnn11dcosddAEn1nEE 22dAdr沿法線(xiàn)方向（1=0) 的輻射力最大沿水平方向（1=90）時(shí)輻射力等于零1cosnEE 8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2:40:0416第8章 輻射換熱bEE /bEE /單色黑度黑度（發(fā)射率） const輻射光譜連續(xù)，與黑體相似 灰體44)100()100(TCTcEEbb C灰體輻射系數(shù)，W/(m2K4) 5、基爾霍夫定律、基爾霍夫定律8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2:40:0417第8章 輻射換熱黑度（發(fā)射率）的影響因素黑度（發(fā)射率

11、）的影響因素v 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)v 表面粗糙度表面粗糙度 明顯影響明顯影響 的是光學(xué)粗糙度的是光學(xué)粗糙度/ ，成正比，成正比v 溫度溫度 金屬金屬 - 5m, T 非金屬非金屬- T ， 。非金屬的黑度大于金屬的黑度。非金屬的黑度大于金屬的黑度。 0.78v 表面氧化層表面氧化層v 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 金屬：金屬： ， 非金屬：非金屬： ， 8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2:40:0418第8章 輻射換熱吸收率a表示物體相對(duì)于黑體的吸收能力黑度表示物體相對(duì)于黑體的輻射能力灰體吸收灰體輻射b11Ea)(E黑體吸收黑體輻射b11bE)a1(EE熱平衡熱平衡8.2 8.2 熱輻射

12、的基本定律熱輻射的基本定律2:40:0419第8章 輻射換熱3） ，不能吸收的，也不能輻射；不能輻射的，也不能吸收。 2） ，吸收能力強(qiáng)，輻射能力強(qiáng)； 1）黑體 ， 吸收能力最大，輻射能力最大； bEaE11bEaEaEaE2211bEEa bEE a 分析：分析： 1aa0a8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律2:40:0420第8章 輻射換熱6、氣體的吸收定律g = Ag=1 e ks式中： g：氣體的單色發(fā)射率 Ag：氣體的單色吸收率 k ：?jiǎn)紊珳p弱系數(shù)，單位距離內(nèi)，輻射強(qiáng)度減弱的百分?jǐn)?shù)。sKseII0當(dāng)當(dāng)S時(shí)，時(shí)， g = Ag =1，即黑體。，即黑

13、體。8.2 8.2 熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律2:40:0421第8章 輻射換熱1角系數(shù)角系數(shù)任意兩表面所組成的體系，其中一個(gè)表面所發(fā)射的輻射能投射到另一表面上的能量占發(fā)射總能量的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為第一表面對(duì)第二表面的輻射角系數(shù)，記為 。同理，第二表面對(duì)第一表面的輻射角系數(shù)為111212AEQ222121AEQ12218.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱（1）角系數(shù)的概念）角系數(shù)的概念 2:40:0422第8章 輻射換熱11112cosdddAEQn2221rcosAdd11EEn21221112ddcoscosdAArEQ21221AA112AArcoscos12ddEQ

14、 21221AA112AArcoscosA112dd 21221AA221AArcoscosA112dd 8.3 8.3 固固體表面間的輻射換熱體表面間的輻射換熱2:40:0423第8章 輻射換熱（2）角系數(shù)的性質(zhì)）角系數(shù)的性質(zhì) 1）純幾何參數(shù)2）互變關(guān)系（相對(duì)性）212121AA3）自變關(guān)系（完整性）1n11312111n2232221132n1n321nnnn8.3 8.3 固固體表面間的輻射換熱體表面間的輻射換熱2:40:0424第8章 輻射換熱12011011022不可自見(jiàn)面（平面、凸面） 1 可自見(jiàn)面（凹面） 4）自見(jiàn)性8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40

15、:0425第8章 輻射換熱5）兼顧性132透熱體 13126) 可分性（分解性）3231)21 (38.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0526第8章 輻射換熱A1A2A31）兩不可自見(jiàn)面）兩不可自見(jiàn)面 011022自見(jiàn)性112121完整性 （3）角系數(shù)的確定）角系數(shù)的確定 l積分法積分法 利用角系數(shù)的積分公式進(jìn)行積分運(yùn)算。l代數(shù)分析法代數(shù)分析法 利用角系數(shù)的性質(zhì)，用代數(shù)的方法確定。8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0527第8章 輻射換熱2）一可自見(jiàn)面與一不自見(jiàn)面）一可自見(jiàn)面與一不自見(jiàn)面 011自見(jiàn)性完整性 2121212121/

16、AAAA11121211相對(duì)性21222221/11AA完整性 2A1120218.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0528第8章 輻射換熱3）兩可自見(jiàn)面 f112兼顧性 0ff11f11111/AAfffff1112/ Aff2221/ Aff11211/11Af222/1Af2A1112/ Aff0/2221Afff透熱體8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0529第8章 輻射換熱2兩灰體表面間的輻射換熱兩灰體表面間的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)元法網(wǎng)絡(luò)元法u自身輻射 AA4bb)100T(cEG自u(píng)投射輻射 投Gu吸收輻射 投投吸GaGGu反射

17、輻射 投反G 1Gu 有效輻射 反自效GGJGu差額熱量 8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱投G效G自G反G吸GATCGGGQb4100投自吸效投GGQQ(1) 概念概念 2:40:0530第8章 輻射換熱1- / ( A)（2）基本網(wǎng)絡(luò)單元基本網(wǎng)絡(luò)單元u表面網(wǎng)絡(luò)單元物體失去或得到的能量：表面輻射熱阻輻射勢(shì)差A(yù)JEAGJQb1Q1EbJ表面熱阻(如果是單位面積的熱阻叫單位熱阻)僅與表面的性質(zhì)有關(guān)，當(dāng)表面為黑體時(shí)，則表面熱阻為零，說(shuō)明物體不是黑體，相當(dāng)于有一個(gè)熱阻。 表面熱阻8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0531第8章 輻射換熱8.3 8

18、.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱離開(kāi)A1、A2的總輻射能為J1A1、J2A2中投落在A(yíng)2、A1上的部分分別為21221211,AJAJ,則兩表面間的輻射換熱量：空間輻射熱阻有效輻射勢(shì)差2122112121212212111211AJJAJJAJAJQ空間熱阻Q12Eb1Eb21/ A1 122:40:0532第8章 輻射換熱8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱（3）兩灰體表面間的輻射換熱）兩灰體表面間的輻射換熱表面1的“表面輻射過(guò)程”+兩表面的空間“傳遞輻射過(guò)程”+表面2的“表面輻射過(guò)程”兩灰體表面間的輻射換熱2221211112b1bA1A1A1EEQ121

19、42411214241212121A)100T()100T( CA)100T()100T( ) 11(1) 11(bCQC綜合輻射系數(shù)，W/(m2K4)2:40:0533第8章 輻射換熱8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2221211112b1bA1A1A1EEQA1表面熱阻A2表面熱阻表面A1、A2間空間熱阻Eb1Eb2J1J2Q1Q12Q21111A2221A1121A2:40:0534第8章 輻射換熱1）兩無(wú)限大平行平面間的輻射換熱）兩無(wú)限大平行平面間的輻射換熱 112121A)100T()100T( 111424121bCQW)100T()100T( 111/Aq

20、424121bCQW/m2黑體 121)100T()100T( q4241bCW/m2灰體 特例特例8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0535第8章 輻射換熱2）一凹面對(duì)一平面或凸面）一凹面對(duì)一平面或凸面 1122121/ AA142412121A)100T()100T( ) 11(1bCQW 如果A1置于自由空間， 112021142411A)100T()100T( bCQW 8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0536第8章 輻射換熱3）兩凹面）兩凹面 2A112/ Af0/221AffCQb)100T()100T( 1) 11

21、(4241121fA 10/112AffCQb)100T()100T( 42418.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0537第8章 輻射換熱3）隔熱板）隔熱板2223233333331311112b1b1A1111A1A1EEAAAQ2312/1QQ ) 1/( nQQn加加n層隔熱板：層隔熱板：8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0538第8章 輻射換熱小孔輻射小孔輻射fCQb)100T()100T( 1) 11(4241121W 112/ Af1Af 小孔面積 工程中常利用低黑度的金屬薄板作遮熱板，削弱輻射換熱；用遮熱罩抽氣式熱電

22、偶提高溫度測(cè)量的精度。8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0539第8章 輻射換熱8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:05第8章 輻射換熱40例題例題8-1、兩塊平行放置的大鋼板，其間距遠(yuǎn)小于長(zhǎng)和寬。已知鋼板的溫度分別為727、27，黑度均為0 .8。若視鋼板為灰體，試計(jì)算其自身輻射、有效輻射及凈傳熱量。 )100()100(111)1 ()1 ()100()100(424121121222211142224111TTCqEEJEEJTCETCEbbb解：(3)三個(gè)灰體表面間的輻射換熱A1A2A3熱輻射網(wǎng)絡(luò)圖為Eb1Eb2Eb3J1J

23、2J31121A2221A3331A1131A2231AQ1Q2Q12Q13Q23Q31111A8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:0541第8章 輻射換熱Kirchhoff定律定律:穩(wěn)定態(tài)傳熱時(shí)，匯入節(jié)點(diǎn)的熱量之和為零。節(jié)點(diǎn)1：0111113131121211111AJJAJJAJEb0111223231122122222AJJAJJAJEb0111113312233233333AJJAJJAJEb節(jié)點(diǎn)2：節(jié)點(diǎn)3：8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱J1J2J32:40:0542第8章 輻射換熱8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的

24、輻射換熱Eb1Eb2Eb3J1J2J31121A2221A1131A2231AQ1Q2Q31111A1）黑體或大表面（A3表面熱阻=0，J3=E3, Q30） 利用節(jié)點(diǎn)方程求解有效輻射J1、J2。 特例 2:40:0543第8章 輻射換熱8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱Eb1Eb2Eb3J1J2J31121A2221A1131A2231AQ1Q21111A2221112b1b12A1A1EE效RQ2）重輻射面）重輻射面(J3=E3 =G3,Q3=0） 也稱(chēng)輻射絕熱面，如爐壁表面（認(rèn)為吸收熱量和輻射熱量相等、凈輻射熱流量等于零）。直接利用等效網(wǎng)絡(luò)熱流圖求解有關(guān)輻射熱量。2

25、:40:0544第8章 輻射換熱8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱(4)四個(gè)灰體表面間的輻射換熱2:40:0545第8章 輻射換熱Eb1Eb3Eb4Eb2J1J2J3J48.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:05第8章 輻射換熱46(5)五個(gè)灰體表面間的輻射換熱？8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:05第8章 輻射換熱478.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:05第8章 輻射換熱48例題例題8-2、計(jì)算直徑d=1m的熱風(fēng)管在下述條件下每米長(zhǎng)度上表面輻射熱損失，設(shè)熱風(fēng)管為裸露鋼表面黑度0.

26、8，外表面溫度為227。 若此管置于露天周?chē)h(huán)境溫度27； 若將此管置于斷面為1.81.8的磚砌溝槽內(nèi)，且設(shè)磚槽內(nèi)表面溫度同樣為27，黑度0.9。解： 可視為熱風(fēng)管表面A1被無(wú)限大空間表面所包圍，則 1424121)100()100(111ATTCQb8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:05第8章 輻射換熱49 可視為非自見(jiàn)表面熱風(fēng)管A1被可自見(jiàn)表面溝槽A2所包圍，則 )100()100(111, 1, 0424122211211121211211TTAAACQAAb8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱50例題例題

27、8-3、一爐頂隔焰加熱熔鋅爐，碳化硅爐頂溫度900，黑度0.85；熔池鋅液溫度600，黑度0.2；爐頂與熔池表面積面積均為13.8m，爐膛高0.5m。若把爐壁內(nèi)表面視為絕熱面差(額熱量為零)，求爐頂與熔池間的熱輻射、爐膛內(nèi)表面的溫度及金屬獲得的輻射熱量。 解：令爐頂表面為1，金屬表面為2，爐膛內(nèi)表面為3，畫(huà)輻射網(wǎng)絡(luò)圖： Eb1Eb2Eb3J1J2J31121A2221A1131A2231AQ1Q21111A8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱51231312231312424122211112232113212211)100()100(1145

28、. 055. 045. 0,55. 0, 0, 0空空空空空空效效）（，查資料RRRRRRRTTARACQb如何求Q2，T38.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱52例題例題8-4、一Mulff爐的內(nèi)表面積1m2中,溫度900，黑度0.8；爐底架子上有兩塊鋼坯互相緊靠著正在加熱，鋼坯斷面尺寸為5050mm，長(zhǎng)度1m，金屬的黑度為0.8。求金屬溫度為500 時(shí)爐壁對(duì)金屬的輻射熱量。 解：令金屬表面為1，A1=230.051=0.3m2，爐膛內(nèi)表面表面為2，可作兩表面輻射處理。WTTAAACQAAb19724)100()100(1113 . 0, 1

29、, 042412221121111221212111WTTAAACQb19724)100()100(1114241222221111128.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱53例題例題8-5、一Mulff爐的內(nèi)表面積1m2中,溫度900，黑度0.8；爐底架子上有兩塊鋼坯正在加熱，鋼坯斷面尺寸為5050mm，長(zhǎng)度1m，兩塊鋼坯相距50mm,金屬的黑度為0.8。求金屬溫度為500 時(shí)爐壁對(duì)金屬的輻射熱量。 解：令金屬表面表面為1， A1=240.051=0.4m2；爐膛內(nèi)表面為2，可作兩表面輻射處理；23.8kW WTTAAACQAAb23800)

30、100()100(11136. 09 . 0, 1 . 04414 . 04241222112111121221212111，則，鋼坯自見(jiàn)面只占查資料得鋼坯間的8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱54例題例題8-6、一室溫為27的大房間內(nèi)放置兩塊平行的相距1m的平板，兩平板溫度分別為827、327，黑度為0.2、0.5，尺寸為12m。求平板的凈輻射熱量Q1、Q2及房間墻壁得到的輻射熱量Q3。 解：令平板表面分別為1、2，房間表面為3，可作三表面輻射處理（大表面）。 ；，；，查資料得23222122311311233322211123131221

31、21212211/459. 0/348. 7/01.83699. 01699. 0175. 11015 . 0121715. 0715. 0285. 0285. 0, 0mkWEmkWEmkWEAAAAAAAAbbb8.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱553322323112212222211313112121111101110111JEAJJAJJAJEAJJAJJAJEbbb節(jié)點(diǎn)方程：聯(lián)立解得J1=18.33kW/m2； J2=6.437kW/m2 ；J3=0.459kW/m28.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40

32、:06第8章 輻射換熱56kWQQQkWAJEQkWAJEQbb162.34822. 1134.3212132222221111118.3 8.3 固體表面間的輻射換熱固體表面間的輻射換熱2:40:06第8章 輻射換熱57思考題、思考題、一室溫為27的大房間（墻壁為絕熱面）內(nèi)放置兩塊平行的相距1m的平板，兩平板溫度分別為827、327，黑度為0.2、0.5，尺寸為12m。求平板間的輻射換熱量。 解：提示 ：令平板表面分別為1、2，房間表面為3，可作三表面輻射處理（大表面、重輻射面）。 1氣體輻射的特點(diǎn)氣體輻射的特點(diǎn)（1）與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)單原子氣體 He Ar 0a三原子氣體 CO2 H2O SO

33、2 CH4 單元素雙原子氣體 N2 O2 H2 非單元素雙原子氣體 CO（2）沒(méi)有反射能力，有較強(qiáng)的透過(guò)能力 10dard=1 a=08.4 8.4 氣氣體輻射與吸收體輻射與吸收2:40:0658第8章 輻射換熱（3）選擇吸收及輻射選擇性測(cè)定氣體成分紅外氣體分析儀黑體、灰體、氣體輻射及吸收光譜的比較(a)輻射光譜；(b)吸收光譜1黑體；2灰體；3氣體8.4 8.4 氣體輻射與吸收氣體輻射與吸收2:40:0659第8章 輻射換熱8.4 8.4 氣體輻射與吸收氣體輻射與吸收水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶光帶H2O CO2波長(zhǎng)m12(m)波長(zhǎng)m 12(m)第一光帶2.243.271.032.363

34、.020.66第二光帶4.88.53.74.014.80.79第三光帶12251312.516.54.02:40:0660第8章 輻射換熱（4）體積輻射煙氣STPPSTfa,PSTf, P分壓 2COPOHP2S與射線(xiàn)入射方向、容器形狀、大小有關(guān) 8.4 8.4 氣體輻射與吸收氣體輻射與吸收2:40:0661第8章 輻射換熱2氣體的吸收率與黑度氣體的吸收率與黑度平均射線(xiàn)行程S當(dāng)量半球半徑 1）溫度T、壓力P、成分相同2）輻射能相等AV4CS C系數(shù)，0.850.95，一般取0.904g)100T(CEbE實(shí)驗(yàn)測(cè)定8.4 8.4 氣體輻射與吸收氣體輻射與吸收2:40:0662第8章 輻射換熱5

35、. 3g31CO)100T(5 . 3E22SPCOW/m20 . 3g6 . 08 . 0OH)100T(5 . 3E22SPOHW/m2SPTfCOgCO22,SPTfOHgOH22,查圖查圖 8.4 8.4 氣體輻射與吸收氣體輻射與吸收2:40:0663第8章 輻射換熱混合氣體（CO2H2O）的黑度：OHOHcocog2222CCatPco1 2atPoH1 2atPCCO1 2atPCOH1 2 圖12-48 gCOTSP2 圖12-50 圖12-49 圖12-51 gOHTSP2PSPCO2OHOHPPSP22CO2H2O光帶重疊 8.4 8.4 氣體輻射與吸收氣體輻射與吸收2:40