傳熱學-第八章熱輻射特性

傳熱學-第八章熱輻射特性匯報人：AA2024-01-20目錄CONTENTS熱輻射基本概念與定律物體表面熱輻射特性熱輻射傳遞過程分析熱輻射與其他傳熱方式耦合作用熱輻射在工程中應用實例01熱輻射基本概念與定律熱輻射定義及特點熱輻射定義物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱輻射特點不依靠介質傳播，在真空中也能進行；伴隨能量轉化；具有連續(xù)性和間斷性。黑體輻射黑體發(fā)出的熱輻射。黑體是一種理想化物體，能吸收所有波長的電磁輻射，不會有任何的反射與透射?；鶢柣舴蚨稍跓崞胶鉅顟B(tài)的物體所輻射的能量與吸收的能量之比與物體本身物性無關，只與波長和溫度有關。黑體輻射與基爾霍夫定律描述黑體輻射的公式，表示黑體單位面積在單位時間、單位立體角內和單位波長間隔內輻射出的能量。普朗克公式揭示了黑體輻射的分布規(guī)律，為量子力學的誕生奠定了基礎。普朗克公式的意義普朗克公式及意義斯特藩-玻爾茲曼定律斯特藩-玻爾茲曼定律的意義斯特藩-玻爾茲曼定律揭示了黑體輻射的總能量與溫度的關系，為熱輻射測量提供了理論依據(jù)。黑體單位面積發(fā)射的總輻射功率與黑體絕對溫度的四次方成正比。02物體表面熱輻射特性發(fā)射率定義影響因素發(fā)射率定義及影響因素發(fā)射率是指物體表面輻射出射度與相同溫度下黑體輻射出射度之比，它反映了物體表面向外發(fā)射輻射的能力。發(fā)射率受物體表面的材料、溫度、波長、觀察角度等因素的影響。灰體01灰體是指發(fā)射率小于1且不隨波長變化的物體?；殷w的發(fā)射率介于黑體和白體之間。黑體02黑體是一種理想化的物體，它能夠吸收所有入射的輻射能量，不會有任何反射或透射。黑體的發(fā)射率為1。白體03白體是指反射所有入射輻射的物體，其發(fā)射率為0?；殷w與黑體、白體比較通過測量物體表面的反射輻射來推算其發(fā)射率。反射法通過測量物體表面的透射輻射來推算其發(fā)射率。透射法利用多個波長的輻射測量數(shù)據(jù)來推算物體表面的發(fā)射率。多波長法真實物體表面發(fā)射率測量方法123表面粗糙度增加會使物體表面更不平整，從而增加表面對輻射的吸收和散射，導致發(fā)射率增大。表面粗糙度增加，發(fā)射率增大表面粗糙度對不同波長的輻射影響不同，一般來說，波長越短，受表面粗糙度的影響越大。不同波長下影響不同在實際應用中，需要考慮表面粗糙度、材料性質、溫度等多因素對發(fā)射率的綜合影響。考慮多因素影響表面粗糙度對發(fā)射率影響03熱輻射傳遞過程分析角系數(shù)定義及計算方法描述兩個表面之間熱輻射傳遞能力的無量綱量，表示一個表面發(fā)出的熱輻射被另一個表面接收到的比例。角系數(shù)的定義通過幾何光學方法或數(shù)值計算方法求解，涉及表面形狀、相對位置、觀察角度等因素。計算方法VS描述一個表面相對于另一個表面的幾何形狀對熱輻射傳遞影響的無量綱量。應用在熱輻射傳遞計算中，形狀因子可用于簡化復雜的多表面系統(tǒng)，將其轉化為等效的兩個灰體表面之間的熱輻射傳遞問題。形狀因子的定義形狀因子在熱輻射中應用多表面系統(tǒng)熱輻射傳遞的特點涉及多個表面之間的熱輻射傳遞，需要考慮表面之間的相互遮擋和反射效應。計算方法可采用網(wǎng)絡法、蒙特卡羅法等數(shù)值計算方法，或基于角系數(shù)和形狀因子的簡化計算方法。多表面系統(tǒng)熱輻射傳遞計算氣體間熱輻射傳遞的特點氣體分子之間的熱輻射傳遞較弱，但在高溫、高壓或特定氣體成分條件下，氣體間的熱輻射傳遞不可忽視。要點一要點二計算方法可采用普朗克公式、維恩公式等描述氣體熱輻射特性的理論公式進行計算，或基于實驗數(shù)據(jù)建立經(jīng)驗公式進行估算。氣體間熱輻射傳遞過程04熱輻射與其他傳熱方式耦合作用導熱、對流與熱輻射耦合現(xiàn)象01在實際傳熱過程中，導熱、對流和熱輻射往往同時存在，相互作用。02導熱和對流主要依賴物質內部微觀粒子的熱運動，而熱輻射則是通過電磁波傳遞能量。當物體之間存在溫差時，導熱、對流和熱輻射會同時發(fā)生，形成復雜的傳熱現(xiàn)象。03010203對于復合傳熱過程，需要綜合考慮導熱、對流和熱輻射的影響。一般采用集總參數(shù)法或分布參數(shù)法進行分析，其中分布參數(shù)法更為精確。在分析中，需要確定各傳熱方式的傳熱系數(shù)、傳熱面積和溫差等參數(shù)，進而計算總傳熱量。復合傳熱過程分析方法強化熱輻射措施包括增加輻射表面面積、提高表面發(fā)射率、降低環(huán)境溫度等。削弱熱輻射措施包括減少輻射表面面積、降低表面發(fā)射率、提高環(huán)境溫度等。強化或削弱熱輻射措施05熱輻射在工程中應用實例太陽能集熱器太陽能光伏發(fā)電太陽能熱發(fā)電太陽能利用中熱輻射問題利用太陽輻射能加熱工質，產(chǎn)生熱能，用于供暖、熱水等領域。通過光伏效應將太陽輻射能轉化為電能，是清潔能源的重要來源。利用太陽輻射能加熱工質產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機發(fā)電。對流傳熱與輻射傳熱耦合爐膛內同時存在對流傳熱和輻射傳熱，兩者相互耦合，影響爐膛內溫度分布和傳熱效率。爐膛傳熱優(yōu)化通過改變爐膛結構、材料發(fā)射率等手段，優(yōu)化爐膛內傳熱過程，提高能源利用效率。爐膛內輻射傳熱高溫爐膛內，燃燒產(chǎn)生的熱量以熱輻射形式傳遞，需要考慮爐膛形狀、材料發(fā)射率等因素。高溫爐膛內傳熱過程分析利用物體熱輻射產(chǎn)生的紅外線進行測量，通過測量紅外線的波長和強度，推算出物體表面溫度。紅外測溫原理紅外測溫技術應用紅外測溫技術優(yōu)點廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、科研等領域，如鋼鐵冶煉、玻璃制造、人體溫度測量等。非接觸式測量，響應速度快，測量精度高，可實現(xiàn)在線實時監(jiān)測。030201紅外測溫技術原理及應用03熱輻射推進技術探索利用熱輻射產(chǎn)生的推力進行航空航天器推進的新型技術，為未來空天飛行提供新的動力來源。01航空航天器熱控制利用