【正文】 表面 2對表面 1的角系數(shù) 。若表面 1為非凹表面時， X1,1 = 0。 下面只給出代數(shù)分析法 。注意：這里所謂的交叉線和不交叉線都是指虛擬面斷面的線，或者說是輔助線 167。 的部分的部分到達表面到達表面的熱輻射的熱輻射發(fā)出表面發(fā)出表面1221)(212,111,2222,1112,1???????bbbbEEXAXEAXEA圖 黑體系統(tǒng)的輻射換熱 1 黑體表面 如圖 ，黑表面 1和 2之間的輻射換熱量為 2 漫灰表面 灰體間的多次反射給輻射換熱的計算帶來麻煩 ， 此時需要采用前面講過的投入輻射 G和有效輻射 J的概念 。 s?三種特殊情形 (1) 表面 1為凸面或平面，此時， X1,2＝ 1，于是 ??????? ???????? ???1111112212,112,1 ???AAXXs?????? ??11112211 ???AAs(2) 表面積 A1比表面積 A2小得多，即 A1/A2 ? 0 于是 1?? ?s(3) 表面積 A1與表面積 A2相當，即 A1/A2 ? 1 于是 111121?????? s167。 下面從介紹相關(guān)概念入手 ， 逐步展開 。 又根據(jù)上節(jié)中的公式 (d) 1,2222,1112,1 XJAXJA ???以及角系數(shù)相對性 ？ 1,222,11 XAXA ?式中， 是空間熱勢差， 則是空間輻射熱阻，如圖 ，可見， 每一對表面就有一個空間輻射熱阻。 與兩個表面相似 ，首先需要畫出等效網(wǎng)絡 ， 見圖 ， 然后 ， 列出各節(jié)點的電流方程 。其網(wǎng)絡圖見圖 和 ，與黑體不同的是，此時該表面的溫度是未知的。 圖 三表面系統(tǒng)的兩個特例 (3) 兩個重要特例 a 有一個表面為黑體。 167。 其實插入防熱板相當于降低了表面發(fā)射率。 圖 遮熱板 167。 它只在某譜帶內(nèi)具有發(fā)射和吸收輻射的本領(lǐng)，而對于其他譜帶則呈現(xiàn)透明狀態(tài)。 OH22CO圖 CO2 和 H2O的主要吸收譜帶 圖 光譜輻射穿過氣體層時的衰減 2 氣體輻射的衰減規(guī)律 當熱輻射進入吸收性氣體層時 ， 因沿途被氣體吸收而衰減 。對上式進行積分可得 ?K?? ?? sLLxx xKLLs0, dd,0,?????即 sKs eLL ??? ?? 0, Beer 定律 式中 ， s 是輻射通過的路程長度 ， 常稱之為 射線程長 。而由于氣體的容積輻射特性， 與射線程長關(guān) s系密切，而 s取決于氣體容積的形狀和尺寸。目前人們已經(jīng)將一些典型幾何容積的氣體對整個包壁的平均射線程長列于表 。于是 2CO*222 COCOCO C ?? ?圖 ),( 22* spT OHgOH ??圖 修正系數(shù) OHC2圖 ),(22* spT COgCO ??圖 修正系數(shù) 2COC當氣體中同時存在二氧化碳和水蒸氣時，氣體的發(fā)射率由下式給出 : ???? ???? ** 2222 COCOOHOHg CC式中， 是修正量，由圖 。 圖 氣體對不同地區(qū)的輻射 圖 半球內(nèi)氣體對球心的輻射 除了與 s有關(guān)外，還與氣體的溫度和氣體得分壓力有關(guān)，于是我們有如下關(guān)系 g?),( psTf gg ??利用上面的關(guān)系，可以采用試驗獲得 ，圖 時的水蒸氣發(fā)射率 的圖線。為了使射線程長均勻，人們引入了當量半球的概念，將不是球形的容積等效為半球。 3 氣體輻射的光譜吸收比、光譜發(fā)射率 Beer公式可以寫為 ??? ?? ?? ? sKs eLL0, 光譜穿透比 對于氣體，反射率為零，于是有 根據(jù) Kirchhoff定律，光譜發(fā)射率為 sKess ????? ????? 1),(1),(sKess ????? ???? 1),(),(4 氣體的發(fā)射率 工程中作為關(guān)心的是確定氣體所有譜帶內(nèi)輻射能量的總和。 再通過微元氣體層 dx 后 ， 其衰減量為 。 (2) 氣體的輻射和吸收是在整個容積中進行的 。在工程中常見的溫度范圍內(nèi) ， 和 具有很強的吸收和發(fā)射熱輻射的本領(lǐng) ， 而其他的氣體則較弱 ， 這也是本節(jié)采用這兩種氣體作為例子的原因 。 對于兩個無限大平面組成的封閉系統(tǒng)，其換熱量為 : 2222,11111212,1 111????AXAAEE bb???????為簡單起見，假設(shè) ，則 上式變?yōu)? 。 強化輻射換熱 的主要途徑有兩種： (1) 增加發(fā)射率； (2) 增加角系數(shù)。其網(wǎng)絡圖見圖 。由于，熱輻射具有方向性，因此，他仍然影響其它表面的輻射換熱。 A 畫等效電路圖； B 列出各節(jié)點的熱流 (電流 )方程組； C 求解方程組，以獲得各個節(jié)點的等效輻射； D 利用公式 計算每個表面的凈輻 射熱流量。 21 JorJiiiibiiAJE??????1在上面的過程中需要注意的是 (1)節(jié)點的概念； (2)每個表面一個表面熱阻 ， 每對表面一個空間熱阻； (3)以及畫電路圖的一些基本知識 。 ????AJEorJEq bb???????11JEb ? ??? ? Aor ?? 11qEJ b )11( ??? ?111111111GEGEqGJqb ??? ??????外部： 內(nèi)部： 圖 表面輻射熱阻 bE???A?11J表面輻射熱阻見圖 ，可見， 每一個表面都有一個表面輻射熱阻。 網(wǎng)絡法 (又稱熱網(wǎng)絡法 ， 電網(wǎng)絡法等 )的原理 ， 是用電學中的電流 、 電位差和電阻比擬熱輻射中的熱流 、 熱勢差與熱阻 ， 用電路來比擬輻射熱流的傳遞路徑 。 如圖 ， 對表面 1來講 ， 凈輻射換熱量 q為 111111111 GEGEGJq b ??? ??????消去上式中的 G1，并考慮到 ，可得 11 ?? ?qEJ b )11(111 ??? ? qEJ b )11( ????即： 下面來分析兩個等溫漫灰表面封閉系統(tǒng)內(nèi)的輻射換熱情況。封閉系統(tǒng)內(nèi)充滿不吸收任何輻射的透明介質(zhì)。 值得注意的是 ， (1)利用該方法的前提是系統(tǒng)一定是封閉的 ， 如果不封閉可以做假想面 ，令其封閉； (2)凹面的數(shù)量必須與不可見表面數(shù)相等 。 圖 角系數(shù)的完整性 (2) 完整性 對于有 n個表面組成的封閉系統(tǒng)，見圖 ，據(jù)能量守恒可得 : (3) 可加性 如圖 ，表面 2可分為 2a和 2b兩個面，當然也可以分 為 n個面，則角系數(shù)的可加性為 圖 角系數(shù)的可加性 BABbAbbBAXXXXEAXEAXEA2,12,12,12,1112,1112,1112,12,12,1???????????1,2221,2222,11,2221,2221,2221,21,21,2BBAABbBAbAbBAXAAXAA