輻射換熱的計(jì)算ppt課件(已修改)
2025-01-27 13:52 本頁面
【正文】 主要內(nèi)容： 81 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 82 被透熱介質(zhì)隔開的兩固體表面間的輻射換熱 83 多表面系統(tǒng)輻射換熱的計(jì)算 84 輻射換熱的強(qiáng)化與削弱 85 氣體輻射 ? 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 167。 81 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 表面相對(duì)位置的影響 ?a圖中兩表面無限接近，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。由圖可以看出，兩個(gè)表面間的相對(duì)位置不同時(shí)，一個(gè)表面發(fā)出而落到另一個(gè)表面上的輻射能的百分?jǐn)?shù)隨之而異，從而影響到換熱量。 一 . 角系數(shù)的定義 角系數(shù)是進(jìn)行輻射換熱計(jì)算時(shí)空間熱組的主要組成部分 。 定義：把表面 1發(fā)出 的輻射能中 落到 表面 2上的 百分?jǐn)?shù) 稱為表面 1對(duì)表面 2的角系數(shù) ，記為 X1,2。 同理，表面 1發(fā)出 的輻射能中 落到 表面 2上的 百分?jǐn)?shù) 稱為表面 1對(duì)表面 2的角系數(shù)，記為 X 2, 1 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： （ 1） 所研究的表面是漫射的 （ 2） 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 角系數(shù)的相對(duì)性 ? 一個(gè)微元表面到另一個(gè)微元表面的角系數(shù) 11211112,11c o sbAd A d AbAI d dd A d AXd A E d?? ? ? ????由 發(fā) 出 的 落 到 上 的 輻 射 能由 發(fā) 出 的 輻 射 能??? 11 bb IE 輻射力:1bE ：定向輻射強(qiáng)度1bI2212,c osc os21 rdAXdAdA ??? ???(1) 兩微元面間的輻射 2222c o scdA dAdrr?? ? ?同理： 整理（ 1）、（ 2）式得： 211 1 2, 2c o s c o sd A d AdAXr?????? (2) 1 2 2 1, 1 , 2dA dA dA dAX dA X dA? ? ?(3) 1 2 2 11 , 2 ,dA dA dA dAdA X dA X? ? ?兩微元表面角系數(shù)的 相對(duì)性 表達(dá)式： （ 2）兩個(gè)有限大小表面之間角系數(shù)的相對(duì)性 1,2222,11121 XEAXEA bb ??? ，當(dāng) 時(shí)，凈輻射換熱量為零，即 21 TT ? 21 bb EE ?則有限大小表面間角系數(shù)的相對(duì)性的表達(dá)式 ： 1,222,11 XAXA ?(4) 角系數(shù)的完整性 對(duì)于由幾個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)，據(jù)能量守衡原理，從任何一個(gè)表面發(fā)射出的輻射能必全部落到封閉系統(tǒng)的個(gè)表面上。因此，任何一個(gè)表面對(duì)封閉腔各表面的角系數(shù)之間存在下列關(guān)系： 1,13,12,11,1 ????? nXXXX ????niiX1,1 1 (5) 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， 011 ?，X 角系數(shù)的可加性 如圖 84所示從表面 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，于是有 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(6) 角系數(shù)的可加性 注意，利用角系數(shù)可加性時(shí)， 只有對(duì)角系數(shù)符號(hào)中第二個(gè)角碼是可加的，對(duì)角系數(shù)符號(hào)中的第一個(gè)角碼則不存在類似的關(guān)系。 從 表面 2上 發(fā)出 而 落到表面 1上的輻射能， 等于從 表面 2的 各部分發(fā)出 而 落到表面 1上 的輻射能之和，于是有 1,2221,2221,222 bbabb XEAXEAXEA ?? 角系數(shù)的上述特性可以用來求解許多情況下兩表面間的角系數(shù)值 1,221,221,22 bbaa XAXAXA ?? (7) 221,2221,21,2 AAXAAXX bbaa ?? (8) 三、角系數(shù)的計(jì)算方法 直接積分法 代數(shù)分析法 幾何分析法 求解角系數(shù)的方法 直接積分法 ? 按角系數(shù)的基本定義通過求解多重積分而獲得角系數(shù)的方法 ? 如圖所示的兩個(gè)有限大小的面積，可以得到 1 2 212 2c o s c o sdddAXr????，21 2 212 2c o s c o sd AdAXr???? ?，微元面積 對(duì) 的角系數(shù)為 1dA2Adω 1 dA1 dA2 122212111 2c osc os dArdAXA
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