輻射傳熱【精品-】

1、第六節(jié) 輻射傳熱4-6-1 基本概念和定律一. 基本概念1. 熱射線無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光紫外線倫琴射線射線熱射線電磁波譜波長(zhǎng) m約為 0.4-600 m2. 吸收、反射和透射QAQQRQDQ=QA +QR +QD具有實(shí)際意義的波長(zhǎng)范圍為:0.420 m3. 黑體 鏡體(白體) 透熱體 灰體 A=1 R=1 D=1 A+R=1灰體: 以相同的吸收率, 部分的吸收由0到所有波長(zhǎng)范圍輻射能的物體. 實(shí)際物體可被看作灰體.普朗克定律 : 描述黑體的單色輻射能力, 揭示了黑體輻射能力按照 波長(zhǎng)的分配規(guī)律.二 基本定律1. 物體的輻射能力E與普朗克定律E: 一定溫度下, 物體在單位表面積、單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的

2、全部波長(zhǎng)的總能量. W/m2單色輻射能力: 在相同條件下, 物體發(fā)射的特定波長(zhǎng)的能量E. 定義式 :E與E的關(guān)系:無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光紫外線倫琴射線射線熱射線電磁波譜波長(zhǎng) m2. 斯蒂芬-波爾茨曼定律 (黑體總輻射能力與絕對(duì)溫度的關(guān)系)又稱四次方定律輻射傳熱的結(jié)果:T1 T23. 克?；舴蚨?(任意物體的輻射能力與它的吸收率之間的關(guān)系)灰體 黑體絕熱系統(tǒng)壁1可以是任何壁, 所以:灰體輻射能力:E=AEb 當(dāng)兩壁溫度相等時(shí):(T1 = T2)說(shuō)明:(1) 任何物體的輻射能力與其吸收率的比值, 恒等于同溫度下黑體的輻射能力,并只和 溫度有關(guān), 與物體的性質(zhì)無(wú)關(guān).(2) 善于吸收輻射能的物體, 也

3、善于發(fā)射輻射能.(3) 在一定溫度條件下, 黑體具有最大的輻射能 力和吸收率.4. 物體的黑度 (反映灰體接近于黑體的程度, 可比較灰體間輻射能力的大小.)定義: 在同一溫度下, 灰體的輻射能力與黑體的輻射能力之比 .即: 與物體的性質(zhì)、溫度及表面情況有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)際物體的輻射能力計(jì)算：可見(jiàn)：同溫度下，物體的A和在數(shù)值上相等，但意義完全不同。 ：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)。氣體輻射A 4-6-1 根本概念和定律回憶4-6-1 根本概念和定律一. 根本概念1. 熱射線2. 吸收、反射和透射3. 黑體 鏡體(白體) 透熱體 灰體

4、二 根本定律1. 物體的輻射能力E與普朗克定律2. 斯蒂芬-波爾茨曼定律 (黑體輻總射能力與絕對(duì)溫度的關(guān)系)3. 克希霍夫定律 (任意物體的輻射能力與它的吸收率之間的關(guān)系)4. 物體的黑度 (反映灰體接近于黑體的程度, 可比較灰體間輻射能力的大小.)4-6-2 兩固體間的輻射傳熱4-6-2 兩固體間的輻射傳熱一. 兩個(gè)較大的平行灰體壁面(間距很小)之間的相互輻射T1 T2E1E2(1-A1) E21 2A1E21 2E2E1(1-A2) E1A2E1E1E1E2(1-A1) E2(1-A2) E1E2A2E1A1E2本身輻射有效輻射吸入輻射反射輻射E1 = E1 + (1-A1) E2 (a)

5、E2 = E2 + (1-A2) E1 (b)輻射傳熱量:q 1-2 = E1 - E2 (W/m2)E1 = E1 + (1-A1) E2 (a)E2 = E2 + (1-A2) E1 (b)輻射傳熱速率:q 1-2 = E1 - E2 (W/m2)由(a),(b)兩式可得:又由和 A=得:傳熱速率:二. 兩個(gè)灰體輻射傳熱速率的一般表達(dá)式幾何因素(稱角系數(shù)): 表示從一個(gè)物體外表輻射的總能量被另一個(gè)物體外表所截獲的分?jǐn)?shù).傳熱速率: 從 i 物體表面輻射的總能量被 j 物體表面所截獲的分?jǐn)?shù).討論 :1.角系數(shù)的性質(zhì)相對(duì)性:完整性：2. 角系數(shù)的計(jì)算回憶輻射傳熱返回4-6-1 根本概念和定律一.

6、 根本概念1. 熱射線 2. 吸收、反射和透射 3. 黑體, 鏡體(白體), 透熱體, 灰體二 根本定律1. 物體的輻射能力E與普朗克定律2. 斯蒂芬-波爾茨曼定律 (黑體輻總射能力與絕對(duì)溫度的關(guān)系)3. 克希霍夫定律 (任意物體的輻射能力與它的吸收率之間的關(guān)系)4. 物體的黑度 (反映灰體接近于黑體的程度, 可比較灰體間輻射能力的大小.)4-6-2 兩固體間的輻射傳熱一. 兩個(gè)較大的平行灰體壁面(間距很小)之間的相互輻射輻射傳熱量:二. 兩個(gè)灰體輻射傳熱速率的一般表達(dá)式輻射傳熱量:繼續(xù)習(xí)題4-6-3 對(duì)流和輻射的聯(lián)合傳熱(主要指固體壁面與環(huán)境間)對(duì)流傳熱速率:輻射傳熱速率:總傳熱速率:對(duì)流-

7、輻射的聯(lián)合傳熱系數(shù)估算式傳熱過(guò)程數(shù)學(xué)描述返回間壁換熱器的傳熱過(guò)程數(shù)學(xué)描述熱傳導(dǎo)過(guò)程數(shù)學(xué)描述輻射傳熱過(guò)程數(shù)學(xué)描述單層平壁多層平壁多層圓筒壁單層圓筒壁返回44333傳熱速率微分方程 或 平均推動(dòng)力法-NTU法S間壁換熱器的傳熱過(guò)程數(shù)學(xué)描述1 do do bdo 1 = +Ri + +Ro+ K idi di dm o管程流體返回 1.有一套管換熱器長(zhǎng)10m，管間用飽和蒸氣加熱，空氣在一定流量下由管內(nèi)流過(guò)，溫度可升至某指定溫度?，F(xiàn)將空氣流量增加一倍，并近似認(rèn)為加熱面壁溫不變，問(wèn)套管加熱器需加長(zhǎng)幾米，氣體溫度可到達(dá)原指定溫度？假定空氣在管內(nèi)流動(dòng)處于湍流狀態(tài)，忽略管壁熱組。 2.某列管換熱器，用100水

8、蒸氣將物料由20加熱至80 ，傳熱系數(shù)K=100 W/(m2 . )。經(jīng)半年運(yùn)轉(zhuǎn)后，由于污垢的影響，在相同條件下物料出口溫度僅為70?，F(xiàn)欲使物料出口溫度仍維持在80，問(wèn)加熱蒸氣溫度應(yīng)取何值？ 3.冷、熱流體在套管換熱器中進(jìn)行無(wú)相變的逆流傳熱，管內(nèi)、外兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)相近，問(wèn)假設(shè)增加加熱流體進(jìn)口溫度T1時(shí)，Q、T2、t2將如何變化？ 4.長(zhǎng)度均為l的三根不同材質(zhì)粗細(xì)均勻的棒，并聯(lián)傳熱，各棒兩端的溫度均為t1、t2 t1 t2 。各棒的截面積分別為S1、S2、S 3 ，導(dǎo)熱系數(shù)為1、2、3。求：1三棒組成的傳熱系統(tǒng)的總熱組；2 2 S2較1 S1 、 3 S 3大的很多時(shí)，單位時(shí)間的傳熱量

9、為多少？假設(shè)熱量只沿棒的軸向傳遞 5.在一新的套管式換熱器中，冷卻水在252.5mm的內(nèi)管中流動(dòng)，以冷凝環(huán)隙間的某蒸氣。當(dāng)冷卻水流速為0.4m/s和0.8m/s時(shí)，測(cè)得基于內(nèi)管外外表的總傳熱系數(shù)分別為Ko=1200W/m2.和Ko=1700W/m2. ，水在管內(nèi)為湍流，管壁得導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m. ，水流速改變后，可認(rèn)為環(huán)隙間蒸氣冷凝的傳熱系數(shù)不變。試求：1當(dāng)水流速為0.4m/s時(shí)，管壁對(duì)水的對(duì)流傳熱系數(shù)為多少？ 2假設(shè)操作一時(shí)期后，水流速仍保持為0.4m/s，但測(cè)得的K值比操作初期下降10%，試分析原因，并說(shuō)明此時(shí)蒸氣的冷凝量是否也下降10%？G4C0y(u$qYlThPdL9H5D1z)v

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