清華大學(xué)熱工基礎(chǔ)課件工程熱力學(xué)加傳熱學(xué)12第十一章-輻射換熱(文件)
【正文】 靠得很近的大平壁間的輻射換熱為例來說明遮熱板的工作原理 。 熱電偶熱平衡： 42 當(dāng) Tf =1 000 K、 T2=800 K、 ? 1=、 h=40 W/(m2?K)時 ，測溫誤差可達(dá) 144 K。 43 116 太陽輻射 太陽半徑約 km（ 球體輻射源 ） ， 離地球的平均距離約 km， 到達(dá)地球的太陽射線近似于平行 。 太陽輻射光譜 45 溫室效應(yīng)： 溫室 太陽能利用： 太陽能熱水器 選擇性表面涂層 普通玻璃的光譜透射比 46 第十一章小結(jié) 重點掌握以下內(nèi)容： （ 1） 有關(guān)熱輻射和輻射換熱的基本概念： 吸收比 、反射比 、 透射比 、 黑體 、 灰體 、 漫射體 、 人工黑體 、輻射強(qiáng)度 、 輻射力 、 有效輻射 、 發(fā)射率 （ 黑度 ） 、 角系數(shù) 、 表面輻射熱阻 、 空間輻射熱阻 、 溫室效應(yīng) 、 選擇性表面 等； （ 2） 熱輻射的基本定律： 普朗克定律 、 斯忒藩 玻耳茲曼定律 、 維恩位移定律 、 蘭貝特定律 、 基爾霍夫定律； （ 3） 輻射換熱的計算方法：角系數(shù)的計算方法；輻射網(wǎng)絡(luò)法； （ 4） 遮熱板的原理 。? = ~ ?m 波長范圍約占 98%。 可見 ， 加遮熱罩后 ， 相對測溫誤差由未加遮熱罩的 %降低到 % 。 在兩塊平壁之間加一塊大小一樣 、 表面發(fā)射率相同的遮熱板 3， 如果忽略遮熱板的導(dǎo)熱熱阻 ， 則總輻射熱阻增加了 1倍 ， 輻射換熱量減少為原來的 1/2， 即 41 ? ?11 2 1 212??? 如果加 n層同樣的遮熱板 ， 則輻射熱阻將增大 n倍 ， 輻射換熱量將減少為 ? ?1 2 1 211nn??? ? 遮熱板通常采用表面發(fā)射率小 、 表面輻射熱阻大的材料 ， 如表面高度拋光的薄鋁板 ， 同時在多層遮熱板中間抽真空 ， 加大導(dǎo)熱和對流換熱熱阻 。 只要每個表面的溫度 、 發(fā)射率已知 , 相關(guān)角系數(shù)可求 , 就可以通過求解線性方程組得到各表面的有效輻射 , 進(jìn)而求得每個表面的凈輻射換熱量 。 進(jìn)而可以運用電學(xué)中直流電路的求解方法 , 求出各節(jié)點的有效輻射及各表面的凈輻射換熱量 。如果兩個黑體表面構(gòu)成封閉腔 ，則 ?1,2是兩個表面凈交換的熱量 。 （ 1） 角系數(shù)的定義 從表面 1發(fā)出的總輻射能中直接投射到表面 2上份額稱為表面 1對表面 2的角系數(shù) ，用符號 X1,2表示 。 對于漫射體 ， 輻射特性與方向無關(guān) ， ? ? ? ?TT????? 對于漫射 、 灰體 ， 輻射特性與波長無關(guān) ， ????????? ? ? ?TT???24 對于工程上常見的溫度范圍 （ T≤2022 K） ，大部分輻射能都處于紅外波長范圍內(nèi) ， 絕大多數(shù)工程材料都可以近似為漫發(fā)射 、 灰體 ， 不會引起較大的誤差 。 幾種非金屬材料的光譜吸收比 22 工程上的熱輻射主要位于 ～ 10 ?m的紅外波長范圍內(nèi) ， 絕大多數(shù)工程材料的光譜輻射特性在此波長范圍內(nèi)變化不大 ， 因此在工程計算時可以近似地當(dāng)作灰體處理 。 19 幾種非金屬材料的定向發(fā)射率 金屬 1 . 0 ~ 1 . 2n???非金屬 0 . 9 5 ~ 1 . 0n??? 實際物體發(fā)射率數(shù)值大小取決于材料的種類 、 溫度和表面狀況 ， 通常由實驗測定 。 根據(jù)輻射力與輻射強(qiáng)度的關(guān)系可求得 ? ?2 c o s dEL??? ? ? ? ? ?2 c o s s i n d dL??? ? ? ? ? ? ?2 / 200d sin c o s dLL??????? ? ? ? ?17 113 實際物體的輻射特性，基爾霍夫定律 1. 實際物體的發(fā)射特性 發(fā)射率 （ 黑度 ） ： bEE? ?發(fā)射率反映了物體發(fā)射輻射能的能力的大小 。 利用黑體輻射函數(shù)數(shù)值表 （ 317頁表 11－ 1） 可以很容易地用下式計算黑體在某一溫度下發(fā)射的任意波段的輻射能量 ： ? ? ? ? ? ?1 2 2 1 bb b 0 b 0E F F E? ? ? ?? ? ???????16 3. 蘭貝特定律 蘭貝特定律 :黑體的輻射強(qiáng)度與方向無關(guān) ， 半球空間各方向上的輻射強(qiáng)度都相等 。 13 維恩 （ Wien） 位移定律 : 33m a x 97 6 10 10 m KT? ??? ? ? ? ? 太陽表面溫度約為 5800 K， 由上式可求得 ?max= ?m， 位于 可見光 范圍內(nèi) ， 可見光 占太陽輻射能的份額約為 % 。 ~ d? ? ??輻射力 與 光譜輻射力 之間的關(guān)系 0E E d? ??? ?定向輻射力 ： 在單位時間內(nèi) ， 單位面積表面向某方向發(fā)射的單位立體角內(nèi)的輻射能 ， 用 E?表示 ， 單位為W/(m2?sr)。 ? ? ? ?,LL? ? ??光譜輻射強(qiáng)度 ： 某波長輻射能的輻射強(qiáng)度稱為該波長的 光譜輻射強(qiáng)度 。 立體角 ： 半徑為 r的球面上面積 A與球心所對應(yīng)的空間角度 ， 2Ar? ?單位為 Sr（ 球面度
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