傳熱學(xué)：第4章 輻射換熱

1HeatTransfer傳熱學(xué)第4章輻射換熱華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院Charpter4RadiationHeatTransfer2主要內(nèi)容4.1熱輻射的基本概念4.2熱輻射的基本定律4.3實(shí)際物體的輻射4.4黑體間的輻射換熱及角系數(shù)4.5灰體間的輻射換熱4.6本章小結(jié)3基本要求掌握黑體輻射的基本定率，如普朗克定律、維恩移位定律、斯忒藩-波爾茲曼定律、基爾霍夫定律；掌握角系數(shù)的定義、性質(zhì)及其計(jì)算方法；能利用有效輻射概念及輻射網(wǎng)絡(luò)對(duì)兩漫灰表面及3個(gè)漫灰表面所組成的封閉腔系進(jìn)行輻射換熱計(jì)算；了解輻射換熱的強(qiáng)化與削弱方法。44.1.1

熱輻射的本質(zhì)輻射：物體以電磁波方式向外傳遞能量的過(guò)程。熱輻射：由于溫度的原因而產(chǎn)生的電磁波輻射。

特征：

（1）不需物體間直接接觸(在真空中，無(wú)需媒介)；（2）有能量形式的轉(zhuǎn)變；（3）與溫度和波長(zhǎng)有關(guān)；（4）任何物體，只要溫度大于0K，就有熱輻射。4.1熱輻射的基本概念5

式中：c—光速，3x108m/s

v—頻率，s-1

λ—波長(zhǎng)，m由于熱輻射也屬于一種輻射現(xiàn)象，從而也遵循：6不同波長(zhǎng)范圍的應(yīng)用7

從理論上講，熱輻射的波長(zhǎng)范圍可在0～∞之間，但在工業(yè)范圍內(nèi)，一般溫度不超過(guò)2000K，在這一溫度范圍內(nèi)，熱輻射的波長(zhǎng)在0.1～100μm之間；可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍為0.38～0.76μm，所占比重不大。按照不同的波長(zhǎng)范圍，電磁波可分為許多區(qū)段，每個(gè)區(qū)段有相應(yīng)的名稱(chēng)。熱輻射線(xiàn)組成：部分紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光以及紅外線(xiàn)。從上圖中可以看出，熱輻射線(xiàn)分布中，紅外線(xiàn)占優(yōu)。但反過(guò)來(lái)說(shuō)，在某一具體熱輻射中，紅外線(xiàn)不一定也是占優(yōu)的（看溫度大小）。8

當(dāng)熱輻射的能量投射到物體表面時(shí)，和可見(jiàn)光一樣，也發(fā)生吸收，反射和穿透現(xiàn)象。根據(jù)能量守恒有：4.1.2輻射能的吸收、反射和透射α為吸收比；ρ為反射比；τ為透射比。9α—吸收比；ρ—反射比；τ—透射比。

0<α、ρ、τ

<1

在一般情況下，大多數(shù)固體、液體對(duì)熱輻射都是不透射的，即τ=0，或α+ρ=1。原因：因分子間排列非常緊密，當(dāng)熱輻射能投射到固體表面時(shí)，馬上被相鄰的分子所吸收。理想物體：（1）α=1(ρ=0，τ=0)，絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。

（2）ρ=1(α=0，τ=0)，絕對(duì)白體，簡(jiǎn)稱(chēng)白體。

（3）τ=1(α=0，ρ=0)，絕對(duì)透熱體，簡(jiǎn)稱(chēng)透熱體。10特殊情況：玻璃對(duì)可見(jiàn)光是透明體，對(duì)于其它波長(zhǎng)的熱輻射穿透能力很差（溫室效應(yīng)－地球變暖）。

對(duì)于反射來(lái)說(shuō)，又可分為二類(lèi)：鏡反射：普通的鏡子，水面。漫反射：墻的反射，銀幕的反射。

注意：固體和液體的吸收和反射，均在表面進(jìn)行，而與物體的內(nèi)部無(wú)關(guān)（表面狀況密切相關(guān)）。一般的工程材料表面都形成漫反射。11對(duì)于氣體：ρ=0，α+τ=1。在一般情況下，黑顏色物體吸收能力強(qiáng)，白顏色物體的反射能力強(qiáng)（針對(duì)于太陽(yáng)能輻射）。應(yīng)用到日常生活中，如在冬天穿黑色(深色)衣服為好,因?yàn)槲漳芰?qiáng)；夏天，則穿顏色比較淺的衣服，如白色(少吸收能量)，但這也不是一成不變的。例如：雪，對(duì)太陽(yáng)能輻射具有很好的反射能力，但對(duì)于其它的熱射線(xiàn)，吸收率非常高，可達(dá)0.98左右。所以對(duì)射線(xiàn)的吸收和反射有重大影響的是物體的表面狀況、溫度、和發(fā)射體的性質(zhì)，而不是它的顏色。4.1.3物體顏色對(duì)輻射能吸收的影響124.1.4.1

黑體能夠全部吸收各種波長(zhǎng)輻射能的物體稱(chēng)黑體。在自然界中，純粹的黑體是不存在的，例如吸收能力很強(qiáng)的黑絲絨吸收率也只有0.96。4.1.4黑體輻射13

用人工的方法可以制造出十分接近于黑體的模型。在空腔內(nèi)經(jīng)過(guò)多次的吸收和反射，最后離開(kāi)小孔的能量很小很小，可以認(rèn)為完全被吸收在空腔內(nèi)部，所以小孔具有黑體表面的性質(zhì)。小孔的面積越小，則小孔越接近黑體。4.1.4.2黑體模型14(a)黑體能夠吸收任何波長(zhǎng)、任何方面的全部投射輻射；(b)吸收能力最大的黑體也一定具有最大的輻射能力；(c)黑體的吸收和輻射能力是溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)。4.1.4.3黑體的性質(zhì)154.2.1基本概念4.2.1.1全輻射力（輻射力、本身輻射）物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向周?chē)陌肭蚩臻g所有方向發(fā)射全部波長(zhǎng)的輻射能的總量，符號(hào)E，單位W/m2。4.2.1.2單色輻射力物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射某一波長(zhǎng)的輻射能，符號(hào)Eλ，單位W/m2

。4.2熱輻射的基本定律164.2.2.1斯蒂芬－波爾茲曼定律

由于黑體的輻射力與絕對(duì)溫度呈四次方關(guān)系，又叫四次方定律。說(shuō)明：T>0物體就有輻射力；

T↑，Eb↑，若T2=3T1，則Eb2=81Eb1

在溫度較高時(shí)，必須考慮熱輻射的影響(對(duì)氣體)。4.2.2熱輻射的基本定律黑體的輻射力：為計(jì)算方便，σb=5.67x10-8

斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，W/(m2·K4)。17

有了黑體模型以后，許多科學(xué)家對(duì)黑體的單色輻射力與波長(zhǎng)二者的關(guān)系進(jìn)行了研究。普朗克首先試圖通過(guò)熱力學(xué)的理論來(lái)揭示內(nèi)在關(guān)系，取得了一些進(jìn)展，但不能圓滿(mǎn)回答一些問(wèn)題，后來(lái)根據(jù)電磁波的量子理論，得到了著名的普朗克定律。（同時(shí)也創(chuàng)立了量子學(xué)說(shuō)理論）4.2.2.2普朗克定律18

普朗克定律表明在不同溫度下黑體單色輻射力按波長(zhǎng)分布的規(guī)律，或者說(shuō)給出了黑體單色輻射力Eb，λ

隨波長(zhǎng)和溫度而變化的函數(shù)關(guān)系，即：c1=3.742x10-16W·m2，為第一輻射常數(shù)c2=1.439x10-2m·K，為第二輻射常數(shù)T—黑體的絕對(duì)溫度，K19從圖中可以得出以下結(jié)論：（1）黑體的輻射波譜是隨波長(zhǎng)連續(xù)地變化的（光滑曲線(xiàn)）；（2）對(duì)任何波長(zhǎng)，T↑，Eb,λ↑；（3）對(duì)于某一溫度而言，輻射力有最大值，且T增加時(shí)，最大值向左移動(dòng)；（4）輻射能和溫度有關(guān)。當(dāng)溫度較低時(shí)，可見(jiàn)光所占分額很少（<800K無(wú)顏色變化），但隨著T的升高，所占分額有所升高，若是太陽(yáng)輻射，輻射能在可見(jiàn)光區(qū)所占分額很大。20

一般情況下，T≤800K時(shí)，物體的顏色變化是看不見(jiàn)的（無(wú)可見(jiàn)光），此時(shí)物體發(fā)射的光譜均在紅外譜區(qū)。加熱金屬，即T↑，顏色將從暗紅色→鮮紅色→桔紅色→白熾色（根據(jù)顏色的變化，煉鋼工人就能知道爐內(nèi)的大體溫度）。我們所用的普通燈泡，其效率為10％；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，必須逐漸淘汰耗能多的燈泡改用節(jié)能燈，可以大大節(jié)省電力。節(jié)能的重要性：?jiǎn)挝粐?guó)民生產(chǎn)總值能耗約為世界平均值的3.5倍（能源消費(fèi)量與國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率成正比），能源利用率為30％，發(fā)達(dá)國(guó)家則達(dá)到50％。21

維恩位移定律是1896年提出來(lái)的，早于普朗克定律。該定律可用于計(jì)算物體表面的溫度（如求太陽(yáng)表面的溫度）。得從普朗克定律可知：?jiǎn)紊椛淞εc波長(zhǎng)之間有一最大值，故有：4.2.2.3

維恩位移定律22基本定律小結(jié)：黑體的輻射力由四次方定律確定：

Eb=σbT4W/m2；黑體輻射能量按波長(zhǎng)分布服從普朗克定律；與峰值相對(duì)應(yīng)的λm由維恩位移定律確定，即：

λmax·T=2897.6(μm·K)。234.3.1

幾個(gè)概念在介紹普朗克定律時(shí)，已知黑體的單色輻射力隨波長(zhǎng)作規(guī)律的變化（即曲線(xiàn)光滑）。對(duì)于實(shí)際物體，它的單色輻射力隨波長(zhǎng)作不規(guī)則的變化。因?yàn)閷?shí)際物體曲線(xiàn)的不規(guī)則變化，使得研究起來(lái)非常復(fù)雜。但黑體的機(jī)理已經(jīng)搞清楚，為了和黑體聯(lián)系起來(lái)，定義以下幾個(gè)概念。4.3實(shí)際物體的輻射244.3.1.2發(fā)射率（黑度）ε

實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值。4.3.1.1

單色發(fā)射率（單色黑度）ελ

實(shí)際物體在某一波長(zhǎng)下的單色輻射力與同波長(zhǎng)下黑體單色輻射力的比值。25

但實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)際物體的輻射力并不嚴(yán)格地與絕對(duì)溫度呈四次方的關(guān)系，但工程上仍采用四次方關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，而把溫度項(xiàng)修正包括到黑度中去，因而黑度還與溫度有關(guān)。4.3.1.4定向黑度εφ

對(duì)于黑體，輻射在任何方向相等。但實(shí)際物體在不同方向上有些變化，為了說(shuō)明不同方向上定向輻射強(qiáng)度的變化，定義一個(gè)定向黑度的概念。4.3.1.3

輻射力26導(dǎo)體非導(dǎo)體

對(duì)于導(dǎo)體：在φ≤40?時(shí)，εφ基本上為一常數(shù)，然后隨著φ增加，εφ也增加；但在接近到90?時(shí)衰減到零。

對(duì)非導(dǎo)體，在φ≤60?時(shí)，εφ基本上為一常數(shù)，當(dāng)φ>60?

，εφ下降。設(shè)εn為法向黑度，對(duì)于導(dǎo)體，ε/εn在1.0~1.3之間；對(duì)于非導(dǎo)體，ε/εn在0.95~1.0之間。黑度平均值偏離法向黑度值不大。274.3.1.5影響黑度的因素

ε=f(種類(lèi)，表面溫度，表面狀況)=f(本身性)(1)種類(lèi)不同，黑度不同：白大理石，ε=0.95；鍍鋅鐵皮，ε=0.23。(2)溫度不同，ε不同：金屬T↑，ε↑(形成氧化膜)；非金屬T↑，ε↓(暗黑表面、白亮表面）。(3)表面狀況不一樣，ε不一樣：磨光表面，ε低；粗糙表面，ε高。有氧化與無(wú)氧化不一樣：一般氧化的金屬黑度大于無(wú)氧化的金屬黑度。28黑度小結(jié)：

(1)金屬表面的發(fā)射率一般較小(ε很小)；

(2)有氧化層可大大增大金屬表面的發(fā)射率；鋁：輕微氧化時(shí)ε=0.1；嚴(yán)重氧化時(shí)ε=0.5；

(3)非導(dǎo)體的發(fā)射率較大，一般ε>0.6；

(4)金屬：T↑，ε↑(形成氧化無(wú)薄層)；非金屬：ε↑或↓

(可增可減)。294.3.1.6吸收比α

定義：物體對(duì)投射輻射能吸收的百分比。

α=f(物體種類(lèi)，表面溫度，表面狀況，投入輻射的特性)

單色吸收率αλ：物體對(duì)某一特定波長(zhǎng)的投射輻射能所吸收的百分比。波長(zhǎng)不一樣，單色吸收比不一樣，波長(zhǎng)的能量分布取決于發(fā)出透射輻射表面的性質(zhì)和溫度，因此任何一個(gè)確定的表面總吸收比要依投入輻射的波長(zhǎng)而改變，而具有不同的α值。304.3.1.7灰體因單色吸收比對(duì)不同波長(zhǎng)輻射的選擇性，從而吸收率與投入輻射有關(guān)。如果αλ=C，即單色吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，從而α=C。定義：?jiǎn)紊毡扰c波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體稱(chēng)灰體。

α=αλ=C

灰體和黑體一樣，也是一種理想物體,但在工業(yè)中遇到的熱輻射，波長(zhǎng)主要在0.76～10微米之間，在此范圍內(nèi)，把實(shí)際物體看作灰體誤差不大，也可看作是漫射表面。314.3.2基爾霍夫定律（克希荷夫定律）兩個(gè)平行放置無(wú)限大平板，兩板相距很近，板1為黑體，其輻射力為Eb，吸收率為αb=1，溫度為T(mén)1；板2為實(shí)際物體，溫度為T(mén)2，吸收率為α。求板2的能量收支差額。板2：q=αEb-E板1：q=E+（1-α）Eb-Eb=E-αEb若T1=T2(處于熱平衡)，Δq=0；從而有E/α=Eb（基爾霍夫數(shù)學(xué)表達(dá)式）T1T232文字表達(dá)式：任何物體的輻射力和吸收比之比值恒等于同溫度下黑體的輻射力Eb，且只與溫度有關(guān)（只在熱平衡條件下成立）。推論：（1）善于輻射的物體必善于吸收；（2）因α<1，所以E<Eb。即在同一溫度下，黑體的輻射力最大；（3）由ε=E/Eb可知α=ε，αλ=ελ(熱平衡)灰體：（1）ε=ελ=常數(shù)；（2）α≡ε(不考慮熱平衡過(guò)程，只取決于本身性質(zhì))。33黑體、灰體和實(shí)際物體的單色輻射力比較34黑體、灰體和實(shí)際物體的吸收率比較354.4.1

角系數(shù)考察兩個(gè)任意放置的黑體表面，兩個(gè)表面面積分別為A1和A2，溫度為T(mén)1和T2（恒溫），表面之間的介質(zhì)對(duì)熱輻射是透明的。從表面1輻射出去的能量只有一部分可以達(dá)到表面2，同理，從表面2輻射出去的能量也只有一部分可以達(dá)到表面1。4.4黑體間的輻射換熱及角系數(shù)Φ2-1Φ1-2T1A1T2A236

定義：表面1發(fā)出的輻射能直接落到表面2上的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)表面1對(duì)表面2的平均角系數(shù)，記為X1-2，同理有X2-1。即故輻射換熱量為：

可知，由于黑體表面的溫度和面積均為已知，故求黑體表面之間的輻射換熱問(wèn)題就歸結(jié)為求角系數(shù)的問(wèn)題。37

對(duì)于任意兩個(gè)黑體，如處于熱平衡條件，即T1=T2，那么Eb1=Eb2，輻射換熱量Φ12=0

，即

說(shuō)明：雖然角系數(shù)的互換性關(guān)系是在熱平衡條件下推出的，但角系數(shù)為幾何因子，其值取決于物體的幾何特性（形狀、尺寸及物體的相對(duì)位置等），而與物體的種類(lèi)、表面性質(zhì)和溫度無(wú)關(guān)，所以在非熱平衡條件下也是適用的。4.4.2角系數(shù)的互換性（相對(duì)性）和完整性此即兩表面在輻射換熱時(shí)角系數(shù)的互換性。38

對(duì)于n個(gè)表面組成的封閉空間，因?yàn)橐粋€(gè)表面向其他各表面發(fā)射能量的總和，等于其向外輻射的總能量，故角系數(shù)之和為：

即表面i對(duì)其他所有表面的角系數(shù)之和等于1，此即封閉空間表面角系數(shù)之和的完整性。394.4.3角系數(shù)性質(zhì)小結(jié)1）有界性2）互換性3）完整性4）可加性404.4.4角系數(shù)的求法代數(shù)法：利用角系數(shù)的互換性、完整性及可加性，通過(guò)求解代數(shù)方程的形式而獲得角系數(shù)的方法。4.4.4.1平板或凸面的角系數(shù)的確定平板或凸面的角系數(shù)為：或：414.4.4.2大平板角系數(shù)的確定

對(duì)于兩塊大平板，每一表面的輻射能可以認(rèn)為全部都落到另一表面上。按角系數(shù)的定義：424.4.4.3凸面(或平面)被另一表面所包封閉系統(tǒng)的角系數(shù)確定表面1發(fā)出的輻射能全部投到表面2上，則X1-2=1。根據(jù)角系數(shù)的互換性：43

三個(gè)表面面積分別為A1、A2、A3的凸面組成一個(gè)的封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)在垂直于平面方向足夠長(zhǎng)，從兩端開(kāi)口逸出去的輻射能可以忽略不計(jì)。根據(jù)角系數(shù)的完整性有：4.4.4.4三個(gè)凸面(或平面)組成封閉系統(tǒng)的角系數(shù)確定或：44由上述(a)~(f)六個(gè)一元方程組可得6個(gè)角系數(shù)為：又根據(jù)角系數(shù)的互換性有：L1、L2、L3分別為垂直于紙面方向上橫截面的邊長(zhǎng)。454.4.4.5查圖法

為了計(jì)算方便起見(jiàn)，常將幾何形狀物體在某些相對(duì)位置時(shí)的角系數(shù)繪制成線(xiàn)算圖。兩個(gè)平行長(zhǎng)方形表面之間的角系數(shù)兩個(gè)具有公共邊且互相垂直的矩形表面之間的角系數(shù)46例題1求下列封閉體中的角系數(shù)。垂直于紙面方向無(wú)限長(zhǎng)解：根據(jù)角系數(shù)的互換性：得：又：所以：47解：半球體中存在的角系數(shù)：

X1-1、X1-2、X1-3、X2-1、X2-2、X2-3、X3-1、X3-2、X3-3。例題2求出半球體中各表面間的角系數(shù)。由角系數(shù)互換性：其中：X1-1=X1-2=X2-1=X2-2=0X1-3=X2-3=1由得故48解：連接ac、bd構(gòu)造假想面Aac、Abd，使開(kāi)口系統(tǒng)變成一封閉系統(tǒng)。例題3設(shè)有互不相鄰的非內(nèi)凹表面ab和cd，求X1-2。連接ad、bc構(gòu)造假想面Aad、Abc。A1、Aac、Abc和A1，Aad，Abd分別構(gòu)成封閉系統(tǒng)。49根據(jù)三個(gè)凸面組成封閉系統(tǒng)的角系數(shù)確定方法，可得：結(jié)合(1)、(2)、(3)式建立代數(shù)方程，求解可得：50例題4相互垂直的平表面1和平表面2的幾何位置和尺度如圖所示，試求角系數(shù)X1-2。解：令A(yù)3=A1+AaA4=A2+Ab

根據(jù)角系數(shù)的可加性得：

AaXa-4=AaXa-b+AaXa-2A3X3-b=AaXa-b+A1X1-bA3X3-4=(AaXa-b+AaXa-2)+(A1X1-b+A1X1-2)聯(lián)立三式，消除Xa-2，X1-b，可得：51查線(xiàn)算圖可知：

X3-4=0.19，Xa-b=0.19，Xa-4=0.32，X3-b=0.08

又因A1=30m2、A2=50m2、Aa=20m2，帶入上式得：利用角系數(shù)的可加性及線(xiàn)算圖，可簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。52例題5如下圖所示表面可用圖解法求解角系數(shù)。思路：X1-（2+3）=X1-2+X1-3，而X1-（2+3）、X1-2可以求得；從而X1-3可以求出，再根據(jù)角系數(shù)的互換性：由A1X1-3=A3X3-1可求

X3-1。例題6分解法求如右圖所示圖形的解角系數(shù)X3-1。53

如右圖。由于灰體表面存在著多次的反射和吸收現(xiàn)象，計(jì)算起來(lái)比黑體復(fù)雜的多，為了計(jì)算方便起見(jiàn)，我們引進(jìn)了二個(gè)概念。4.5灰體間的輻射換熱4.5.1灰體表面間的輻射換熱544.5.1.1有效輻射和投射輻射的概念有效輻射：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開(kāi)灰體表面單位面積的總輻射能，符號(hào)J，W/m2。投射輻射：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)投射到灰體表面的單位面積上的輻射能，符號(hào)G，W/m2。根據(jù)定義應(yīng)有：而對(duì)于灰體有：J與Ｇ的關(guān)系554.5.1.2灰體表面與外界的輻射換熱計(jì)算設(shè)灰體1與外界的輻射換熱量為Φ1，則：表面熱阻網(wǎng)絡(luò)圖GJ把又帶入(a)式，得或56或

根據(jù)熱電現(xiàn)象的類(lèi)似性，可以把上式與電學(xué)中的歐姆定律相對(duì)比：對(duì)于稱(chēng)為表面輻射熱阻。表面輻射熱阻是因表面不是黑體而形成的熱阻。表面熱阻網(wǎng)絡(luò)單元57兩灰體之間的輻射換熱量：J1J2A1T1

ε1A2T2

ε2由角系數(shù)的互換性：所以：4.5.1.3兩灰體之間的輻射換熱計(jì)算或58

根據(jù)熱電現(xiàn)象的類(lèi)似性，可以把上式與電學(xué)中的歐姆定律相對(duì)比：對(duì)于空間輻射熱阻只取決于物體間的幾何關(guān)系?？臻g熱阻網(wǎng)絡(luò)單元稱(chēng)為空間輻射熱阻?；蛉绻麅蓚€(gè)表面都是黑體，J1=Eb1，J2=Eb2。59

輻射網(wǎng)絡(luò)法是根據(jù)熱電現(xiàn)象的類(lèi)似性，把輻射換熱模擬成相應(yīng)電路，借助于電路理論分析求解輻射換熱問(wèn)題的方法。

空腔法：求解物體間的輻射換熱時(shí)，將物體表面間組成一個(gè)封閉的空腔，即使表面間有開(kāi)口，也可用一假想面加以封閉。4.5.2輻射網(wǎng)絡(luò)法求解物體間的輻射換熱60

輻射網(wǎng)絡(luò)圖由兩個(gè)表面熱阻網(wǎng)絡(luò)單元和一個(gè)空間熱阻網(wǎng)絡(luò)單元串聯(lián)而成。兩表面間的輻射換熱量為：構(gòu)成封閉系統(tǒng)的兩個(gè)灰表面間的輻射網(wǎng)絡(luò)圖如下：61構(gòu)成封閉系統(tǒng)的兩表面間的輻射換熱量為：4.5.3輻射網(wǎng)絡(luò)法求解物體間輻射換熱的幾個(gè)特例4.5.3.1兩平行放置的無(wú)限大平板由于A(yíng)1=A2=A，X1-2=X2-1=1624.5.3.2兩物體均為黑體由于ε1=ε2=1構(gòu)成封閉系統(tǒng)的兩表面間的輻射換熱量為：63

如果小物體被大物體所包圍，即A1<A2（例如在一個(gè)大房間內(nèi)安置一個(gè)不大的熱源）4.5.3.3空腔與內(nèi)包壁面間的輻射換熱此時(shí)X1-2=1，則如果A1<<A2，即64對(duì)于二無(wú)限大平板，物體之間的輻射換熱量有：欲使Φ12降低：

1、改變表面的溫度或黑度；

2、加遮熱板。4.5.4遮熱板的效用65

遮熱板一般采用薄金屬板。一是因?yàn)榻饘俚膶?dǎo)熱系數(shù)較大，從而整個(gè)薄板上溫度一致；二是金屬表面的黑度較小，可更有效地降低換熱量。加遮熱板后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不起加上或移出熱量的作用，而僅僅是在熱流途增加熱阻以減少換熱量。插入遮熱板后，應(yīng)有：12366由于67

與沒(méi)有放入遮熱板前比較，放入后增加了三個(gè)熱阻，2個(gè)表面輻射熱阻，1個(gè)空間輻射熱阻，使得Φ12′<Φ12。若有若插入n塊黑度均相同的金屬板，則有：

實(shí)際上，若選用反射率高的材料，即ε3遠(yuǎn)小于ε1的話(huà)，遮熱效果更為顯著。68有遮熱板時(shí)的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖為：?jiǎn)栴}：如果（1