【正文】 ， Ebλ→0 ⑶ 對(duì)任一波長(zhǎng)， T↑, Ebλ↑ ⑷ 對(duì)任一溫度， Ebλ存在最大值 ,Ebλmax,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)λmax,且隨著溫度 T的增加， λmax變小，向左移動(dòng)。 ⑸當(dāng) T很小時(shí)，可見(jiàn)光份額很少，隨著 T增大(800K)，可見(jiàn)光份額才有所升高。常溫下，實(shí)際物體的輻射主要是紅外輻射。 石油工程傳熱學(xué) 三、維恩位移定律 (1893年 ) m a x 2898 μ mKT? ?? 石油工程傳熱學(xué) ,5 8 0 0 KT ? 5 8 0 02 8 9 8?m? m??,2 0 0 0 KT ?2 0 0 02 8 9 8?m? m??,3 0 0 KT ?3 0 02 8 9 8?m? m??應(yīng)用舉例 石油工程傳熱學(xué) 思考 一鐵塊放入高溫爐中加熱，從輻射的角度分析鐵塊的顏色變化過(guò)程 用它可測(cè)定太空星體表面溫度，也可用來(lái)選擇對(duì)特定地物的監(jiān)測(cè)波段，如火災(zāi)檢測(cè)。 黑體一定是黑色的嗎？ 節(jié)能燈原理？ 石油工程傳熱學(xué) 三、 StefanBoltzmann定律 40 )(510 12TdecdEE Tcbb ???? ?? ???? ?????式中， σ= 108 W/(m2?K4)，是斯蒂芬 波爾茲曼常數(shù)。 描述了黑體輻射力隨表面溫度的變化規(guī)律。 1879年 Stefan實(shí)驗(yàn) ， 1884年 Boltzman熱力學(xué)理論得出；將 Plank’ s Law積分即得 。 石油工程傳熱學(xué) ??? 21?? ? ?dEE bb黑體輻射函數(shù) 定義： 在 0~λ的波長(zhǎng)范圍內(nèi)黑體發(fā)出的輻射能在其輻射力中所占份額 。 圖中的在 ?1和 ?2之間的線(xiàn)下面積 。 黑體在波長(zhǎng) λ1和 λ2區(qū)段內(nèi)所發(fā)射的輻射力： 石油工程傳熱學(xué) ( 0 ~ ) 0( 0 ~ ) 4bbbbbEdEFET???????? ?黑體輻射函數(shù) 定義： 在 0~λ的波長(zhǎng)范圍內(nèi)黑體發(fā)出的輻射能在其輻射力中所占份額 ， Fb(0~λ) 。 將 Ebλ用普朗克定律代入得： ? ?0( 0 ~ ) 4bbbEdF F TT????????? 石油工程傳熱學(xué) 波段輻射力 : ? ?2211212121() 40400( 0 ) ( 0 )2111( ) ( )bbbbbbbbEdF E dTEdE d E dTFFf T f T?? ??? ? ??????????????????? ????????????????在 λ1~λ2的波長(zhǎng)范圍黑體的波段輻射函數(shù)為： 黑體輻射函數(shù) 石油工程傳熱學(xué) 四、 Lambert 定律 定向輻射強(qiáng)度的定義圖 可以證明： 黑體輻射的定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)。 ()LL? ?? 常 量 它說(shuō)明黑體的定向輻射力隨天頂角 ?呈余弦規(guī)律變化。 Lambert定律也稱(chēng)為余弦定律。 黑體輻射能在空間不同方向上的分布不均勻：法向最大，切向最?。榱悖? 石油工程傳熱學(xué) 注意： 1） 對(duì)服從 Lambert定律的表面 ， 輻射強(qiáng)度與輻射力的關(guān)系 。 2） 定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)的表面 —— 漫射表面 3） 對(duì)黑體輻射強(qiáng)度的理解：相當(dāng)于 “ 燈泡亮度 ” ， 即從不同方向看過(guò)去 ， 其亮度都是一樣的 。 石油工程傳熱學(xué) 黑體輻射定律小結(jié) １ 、 StefanBoltzmann定律 ：描述黑體在某一溫度下向半球空間所有方向輻射的全部波長(zhǎng)的能量 ， 即對(duì)方向和波長(zhǎng)都積分的結(jié)果 。 ２ 、 Planck定律 ：描述黑體在某一溫度下向半球空間所有方向輻射的能量沿波長(zhǎng)分布的規(guī)律 ， 即只對(duì)方向積分 ， 但研究的是某一波長(zhǎng) 。 ３ 、 Lambert定律 ：描述黑體在某一溫度下所輻射的全部波長(zhǎng)的能量沿半球空間方向上的分布規(guī)律 ，即只對(duì)波長(zhǎng)積分 ， 但研究的是某一方向 。 對(duì)黑體而言 ， 輻射強(qiáng)度是常數(shù) 。 石油工程傳熱學(xué) ? 任意放置的兩個(gè)黑體表面 : ? —— 面積－ A A2 ? —— 溫度－ T T2 ? 如何計(jì)算它們的傳熱量？ 167。 53 黑體表面間的輻射傳熱與角系數(shù) 石油工程傳熱學(xué) ? 表面 1發(fā)出的輻射能－ Eb1A1 ? 表面 2發(fā)出的輻射能－ Eb2A2 ? 二者相減是不是它們之間的換熱量？ ? 為什么？ 石油工程傳熱學(xué) 在表面面積 、 溫度確定的條件下 ， 表面 1發(fā)出的輻射能未必全部落到表面 2上 ， 同樣表面 2發(fā)出的輻射能未必全部落到表面 1上 ? 表面相對(duì)位置不同，黑體發(fā)出的輻射能落到對(duì)方上的數(shù)量是不同的 —— 因?yàn)楸砻媸窍蚱渖系陌肭蚩臻g發(fā)射的 石油工程傳熱學(xué) ? 兩個(gè)表面之間的輻射換熱量與兩個(gè)表面之間的相對(duì)位置有很大關(guān)系 表面相對(duì)位置的影響 ?a圖中兩表面無(wú)限接近，相互間的換熱量最大； ?b圖中兩表面位于同一平面上，相互間的輻射換熱量為零。 石油工程傳熱學(xué) 一 、 角系數(shù) 同理，表面 2發(fā)出 的輻射能中 落到 表面2上的 百分?jǐn)?shù) 稱(chēng)為表面 2對(duì)表面 1的角系數(shù)，記為 X2,1。 角系數(shù)是進(jìn)行輻射換熱計(jì)算時(shí)空間熱阻的主要組成部分 。 角系數(shù) ： 把表面 1發(fā)出 的輻射能中 落到表面 2上的 百分?jǐn)?shù) 稱(chēng)為表面 1對(duì)表面 2的角系數(shù) ， 記為 X1,2。 石油工程傳熱學(xué) 二、角系數(shù)的性質(zhì) ? 研究角系數(shù)的性質(zhì)是用代數(shù)法（代數(shù)分析法）求解角系數(shù)的前提。 ? 假定： ? 所研究的表面是漫射的 ? 在所研究表面的不同地點(diǎn)上向外發(fā)射的輻射熱流密度是均勻的 石油工程傳熱學(xué) 角系數(shù)的相對(duì)性 1,2222,11121 XEAXEA bb ??? ，當(dāng) T1=T2時(shí)，凈輻射換熱量為零，即 Eb1=Eb2 則兩個(gè)表面間角系數(shù)的相對(duì)性的表達(dá)式 ： 1 1 , 2 2 2, 1A X A X? 兩個(gè)黑體表面間進(jìn)行輻射換熱 ， 表面 1輻射到表面 2的輻射能為 A1Eb1X1,2， 表面 2輻射到表面1的輻射能為 A2Eb2X2,1， 兩黑體表面間的凈輻射換熱量為： 由于角系數(shù)是純幾何因素 ， 與是否黑體無(wú)關(guān) ， 所以相對(duì)性也適用于其它漫射表面 。 石油工程傳熱學(xué) 角系數(shù)的完整性 1,13,12,11,1 ????? nXXXX ?角系數(shù)的完整性 注： 若表面 1為非凹表面時(shí)， X1,1=0；若表面 1為凹表面， 11 0X ?，???niiX1,1 1角系數(shù)的有界性 01ijX??， 石油工程傳熱學(xué) 如圖：從表面 1上發(fā)出而落到表面 2上的總能量，等于落到表面 2上各部分的輻射能之和： 角系數(shù)的分解性 (可加性 ) bbabb XEAXEAXEA 2,1112,1112,111 ??ba XXX 2,12,12,1 ??如把表面 2進(jìn)一步分成若干小塊，則有 ???niiXX12,12,1角系數(shù)的可加性 石油工程傳熱學(xué) 三、確定角系數(shù)的方法 ? 從角系數(shù)的定義出發(fā)直接求得 ? 積分法 ? 查曲線(xiàn)法 ? 代數(shù)分析法 ? 投影法（幾何圖形法） T2 T1 石油工程傳熱學(xué) (1)三個(gè)非凹表面組成的封閉系統(tǒng) 圖 823 三個(gè)非凹表面組成的封閉系統(tǒng) 四、用代數(shù)法求角系數(shù) 石油工程傳熱學(xué) 1112,31,33,21,23,12,1??????XXXXXX2,333,221,333,111,222,11XAXAXAXAXAXA???由角系數(shù)完整性 由角系數(shù)相對(duì)性 A3 A2 A1 三表面封閉空間角系數(shù)的確定 石油工程傳熱學(xué) 上述方程解得： 21323,232313,113212,1222AAAAXAAAAXAAAAX?????