輻射換熱計(jì)算

1、輻射換熱計(jì)算1. 影響輻射換熱的因素2. 角系數(shù)的定義 表示表面發(fā)射出的輻射能中直接落到另一表面的百分?jǐn)?shù)，如X1,2表示A1輻射能量中落到A2上的百分?jǐn)?shù)，稱為A1對(duì)A2的平均角系數(shù)輻射換熱計(jì)算一、角系數(shù)表面溫度、 表面的幾何特性表面間的相對(duì)位置、表面的輻射性質(zhì)3. 角系數(shù)的性質(zhì) 互換性： 完整性：n個(gè)面組成封閉的腔，即分解性：兩表面A1和A2，若把A1分解為A3 和A4，華云教育整理 QQ5280901 根據(jù)能量守恒定律，A1發(fā)出的輻射能中到達(dá)A2+3 (A2+3= A2+ A3)的能量，等于A1發(fā)出的輻射能到達(dá)A2和A3的能量之和。 代數(shù)法求解角系數(shù) 代數(shù)法求解角系數(shù)(1) 完整性(2) 互

2、換性二、黑表面間的輻射換熱1. 任意放置兩非凹黑表面的輻射換熱整理為：空間熱阻：2. 封閉空腔諸黑表面間的輻射換熱 黑表面i與所有其他黑表面間的輻射換熱 3個(gè)黑表面的輻射換熱網(wǎng)路 3個(gè)黑表面的輻射換熱網(wǎng)路三、灰表面間的輻射換熱1. 有效輻射 1表面的凈輻射能流 實(shí)際離開(kāi)表面的輻射能流密度 對(duì)漫-灰表面，由于1=1，因此得表面輻射熱阻2. 輻射表面熱阻 黑體表面以輻射力Eb1作電位；灰體表面以有效輻射J1作電位，而把(1-1)/1A1比作Eb1與J1之間的表面輻射熱阻；黑體表面的表面熱阻為零， J1 Eb1；黑體的發(fā)射率為1。說(shuō)明 兩表面輻射換熱計(jì)算式為3. 組成封閉腔的兩灰表面間的輻射換熱 兩

3、無(wú)限大平行灰平壁A1=A2=A，且X12=X21=1X12=1空腔與內(nèi)包壁之間的輻射換熱 三個(gè)以上平面組成封閉空腔，任意i灰表面的凈輻射換熱量為任意i，j灰表面之間的輻射換熱量為4. 封閉空腔中諸灰表面間的輻射換熱 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)法求解三個(gè)輻射表面換熱基爾霍夫電流定律：流入每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流(相當(dāng)于熱流)總和為零，以此來(lái)確定各節(jié)點(diǎn)Ji節(jié)點(diǎn)J1節(jié)點(diǎn)J2節(jié)點(diǎn)J3聯(lián)立求解得J1、J2、J3絕熱面 某表面為絕熱面，其它面為灰表面重輻射表面與黑體表面的區(qū)別，重輻射表面有效輻射J為節(jié)點(diǎn)而非源熱勢(shì)，是一浮動(dòng)值，因?yàn)樵摫砻鏈囟炔⒉华?dú)立，由其它表面確定，且與發(fā)射率無(wú)關(guān)。遮熱板 減少表面間輻射換熱的有效方法是采用高反射率的

4、表面涂層，或在表面間加遮熱板，這類(lèi)措施稱為輻射隔熱。當(dāng)加入n塊與壁面發(fā)射率相同的遮熱板，則換熱量將減少到原來(lái)的1/(n+1)；遮熱板層數(shù)越多，遮熱效果越好。無(wú)遮熱板有遮熱板四、氣體輻射1. 氣體輻射的特點(diǎn) 各種氣體在氣體層厚度不大和溫度不高時(shí)的輻射和吸收能力可以略去不計(jì)； 單原子氣體和某些對(duì)稱型雙原子氣體如O2，N2，H2等，它們的輻射和吸收能力也很微弱，可認(rèn)為是透明體；多原子氣體CO2，H2O，SO2等有顯著的輻射和吸收能力；氣體的輻射和吸收具有明顯的選擇性；氣體輻射和吸收在整個(gè)氣體容器內(nèi)進(jìn)行，強(qiáng)度逐漸減弱。四、氣體輻射2. 氣體吸收定律遵從布格爾（Bouguer）定律 射線穿過(guò)氣體層時(shí)，光

5、譜輻射強(qiáng)度是按指數(shù)規(guī)律減弱的。3.氣體的發(fā)射率和吸收率 發(fā)射率是表面的輻射特性，吸收率是容積的輻射特性。 氣體的單色吸收率和單色發(fā)射率 =0，則+=1 氣體的發(fā)射率g當(dāng)氣體中同時(shí)有CO2和H2O時(shí)式中考慮CO2和H2O吸收光帶重合部分的修正值 氣體的吸收率g氣體不能視作灰體不處于熱平衡(TwTg)gg基爾霍夫定律不適用五、氣體與外殼間的輻射換熱1. 外殼受熱面為黑體2. 外殼受熱面為非黑體輻射換熱量1. 太陽(yáng)的特征與輻射能量的組成2. 太陽(yáng)常數(shù)Sc 當(dāng)?shù)厍蛭挥诤吞?yáng)的平均距離上，在大氣層外緣并與太陽(yáng)相垂直的單位表面所接受到的太陽(yáng)輻射能為1353W/m2，該值稱為太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)表面溫度5762K

6、，太陽(yáng)輻射能量中99%集中在0.2m 3m的短波區(qū)，紫外線0.76m占48.3%六、太陽(yáng)輻射3. 太陽(yáng)輻射在大氣層中的減弱大氣中存在CO2、H2O、O3、 O2以及塵埃等，對(duì)太陽(yáng)射線有吸收、散射和發(fā)射作用，實(shí)際到達(dá)地面的輻射能，將小于太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)輻射在大氣層中的減弱與以下因素有關(guān)：1）大氣層中空氣分子對(duì)太陽(yáng)輻射有吸收作用，且具有明顯的選擇性。2）太陽(yáng)輻射在大氣層中遇到空氣分子和微小塵埃會(huì)產(chǎn)生散射；3）大氣中的云層和較大塵埃對(duì)太陽(yáng)輻射也有反射作用；4）與太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層的行程有關(guān)。例題講解1. 面積為A2的空腔與面積為A1的內(nèi)包小凸物1之間的角系數(shù)X21為（） A、1 B、 A1/A2 C、

7、 A2/A1 D、2A2/A1例題講解2. 兩表面發(fā)射率均為的無(wú)限大平行平板，若在其間加入兩個(gè)表面發(fā)射率的遮熱板，則換熱量減少為原來(lái)的（） A、1 /5 B、 1/4 C、 1/3 D、1/2例題講解3. 在輻射換熱系統(tǒng)中，若表面J=Eb或JEb,此表面不可能是（） A、黑體 B、 絕熱面 C、 無(wú)限大表面 D、灰體例題講解4. 等邊三角形無(wú)限長(zhǎng)柱孔，任意兩相鄰表面間的角系數(shù)為（） A、1/3 B、 1/4 C、 1/8 D、1/2例題講解5. 空間輻射熱阻與（）無(wú)關(guān) A、表面粗糙度 B、 表面尺寸 C、 表面形狀 D、 表面間的相對(duì)位置例題講解6. 某車(chē)間的輻射采暖板尺寸為2.0m1.0m，

8、發(fā)射率為0.96，溫度為127oC，車(chē)間墻面溫度為13oC，不計(jì)輻射板背面及側(cè)面的輻射作用，輻射板與車(chē)間墻間的輻射換熱量為（）W/m2 A、28 B、 280 C、 206 D、 2058例題講解7. 兩平行大平板大平壁的發(fā)射率分別為0.5和0.8，在其中加入發(fā)射率為0.1的鋁箔，則輻射換熱為原輻射換熱量的（） A、5.5% B、 6.8% C、 8.2% D、 10.6%例題講解8. 兩塊平行放置的平板，板間距遠(yuǎn)小于板面積，兩板的發(fā)射率為0.8，溫度分別為227oC和127oC,兩板間的輻射熱流密度為（）W/m2 A、1395 B、 90.5 C、 80.5 D、 13859. 板的發(fā)射輻射

9、、板的有效輻射分別為（） A、2835 W 、3195W B、 2835 W/m2 、3195W/m2 C、120 W 、150W D、 120 W/m2 、150W/m2 例題講解11. 灰體的表面熱阻與（）有關(guān) A、表面粗糙度 B、 表面尺寸 C、表面材料 D、 表面位置 例題講解12. 角系數(shù)Xij表示表面輻射的輻射能直接落到另一個(gè)表面上的百分?jǐn)?shù)，下列不適用的是（） A、漫灰表面 B、黑體表面 C、輻射時(shí)各向均勻表面 D、定向輻射和定向反射表面 例題講解13. 關(guān)于氣體輻射錯(cuò)誤的是（） A、氣體輻射可當(dāng)作灰體計(jì)算 B、氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)具有選擇性 C、氣體輻射和吸收在整個(gè)容積中進(jìn)行 D、氣體輻射強(qiáng)度的消弱遵循布格爾定律 例題講解14. 氣體輻射換熱中，一般常忽略不計(jì)的因