【正文】 射線，亮度較大，故稱為輝焰。 氣體的黑度是溫度、分壓、行程長(zhǎng)度的函數(shù)。 1－ 4 輻射換熱 六、氣體與固體間的輻射換熱 氣體輻射和吸收的特性 （ 1）氣體的吸收和輻射能力與氣體的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 放置 n個(gè)隔板： 1 2 31 2 3333 2323 1223 3 2121244114 4444411F F F FTTQ = C F10 0 10 0T TQ = C F10 0 10 0T TT=10 0 10 0 10 0TTQ = Q = C F10 0 10 0? ? ?? ? ????????????? ???? ?????????? ???????????????????? ? ? ? ????? ? ? ???? ? ? ??? ??????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?????導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)11nn? ? （ a） （ b） 圖 7 通過孔口的熱輻射 （ a）薄墻（ b）厚墻 五、通過孔口的輻射換熱 薄墻的輻射換熱 厚墻的輻射換熱 F為開口面積， Φ 為孔口的遮蔽系數(shù)，是小于 1的值。 一物體被另一物體包圍，且面 積遠(yuǎn)小于包圍物時(shí)的輻射換熱 0 1 0 212121 1 1 1 2 2 2EEQ1 1F F F??? ? ?－＝－ 1 －＋ ＋ 0 1 0 212121 1 1 1 2 2 21 2 1 2 2 10 1 0 21212EEQ1 1F F FF F F 1F E EQ11??? ? ?????－＝－ 1 －＋ ＋對(duì) 于 無 限 大 的 灰 體 平 行 放 置 的 平 面 ， ＝ ＝ ＝ ＝（ － ）＝1＋ － 167。 1－ 4 輻射換熱 112 21=??＝ 121? ＝ 121? ＝ 任意放置的兩表面組成的封閉體系內(nèi)的輻射換熱 167。 角度系數(shù) （ 1）定義： Ψ12為物體 1對(duì)物體 2的角度系數(shù)，它表示 1輻射出去的輻射能實(shí)際投射到物體 2表面上的百分?jǐn)?shù)。 167。 T1＝ T2 體系處于平衡狀態(tài)， F1面的熱支出等于熱收入，熱平衡方程為： E0A1=E0ε1 A1為吸收率。 1－ 4 輻射換熱 0000000000000I d I dEEIdEIdE000EEIIIIEEEE?? ? ? ??? ? ???????????? ? ????? ? ?????????????? ? ??????對(duì) 于 灰 體 ： （ 灰 體 的 黑 度 ）＝＝ ＝灰 體 的 單 色 黑 度 與 波 長(zhǎng) 無 關(guān) ， 定 值對(duì) 于 實(shí) 際 物 體 ： 與 波 長(zhǎng) 有 關(guān) ， 所 以 ＝黑度與單色黑度的關(guān)系： 灰體的輻射力： 其中 C為灰體的輻射系數(shù) 〔 W/（ ） 〕 ， C=εC0。 定值＜ 1 167。 167。 由此可見，實(shí)際物體的輻射規(guī)律不同程度地偏離黑體的輻射定律。各種物體的吸收率隨溫度的變化規(guī)律也不相同，大部分金屬材料的吸收率隨溫度升高而稍有升高，而大部分的耐火或保溫材料的吸收率卻隨溫度升高而下降。 輻射能：輻射波譜連續(xù)，輻射能僅為溫度的函數(shù)。 0 m a x ()mI ? ? 黑體的總輻射力 E0 （ 1）定義：是指在一定溫度下，黑體單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出各種波長(zhǎng)（ 0∞）的輻射能量的總和。數(shù)學(xué)表達(dá)式： 0表示黑體； λ為波長(zhǎng)（ m）； T為黑體表面的絕對(duì)溫度（ K）； e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)； C1常數(shù)，其值為 1016（ ） C2常數(shù)，其值為 102（ ） （ W/m3） 167。 167。 1－ 4 輻射換熱 圖 2 人工黑體模型 人工黑體模型 自然界并不存在絕對(duì)的黑體，但是可以用人工方法制作絕對(duì)黑體模型。 氣體 不能反射熱射線， R=0， A+D=1。 它們都是假定的理想物體 .實(shí)際數(shù)值 A、 R、 D小于 1。 1－ 4 輻射換熱 QA+QR+QD=Q ?A=1時(shí)，輻射能全部被物體吸收，這種物體叫“絕對(duì)黑體“簡(jiǎn)稱“ 黑體 ”。物體間通過熱射線在空間傳遞熱能的過程叫 輻射換熱 。 0t0 t tt0v v 5m / s273v =v 5v =0 .35 5= m / s273+tv 10 20 m / s v m / s1α 13 .1620 .69 34 .73q α 50 0 10 0 40 0 αα q 53 84 , 82 7613 89 2W/?解 ： 求 ， 當(dāng) ＝ 時(shí) ，＝當(dāng) 為 、 時(shí) ， 分 別 為 和 ，設(shè) 金 屬 板 為 軋 制 表 面 ， 代 入 表 中 ， 則 三 種不 同 氣 流 速 度 所 對(duì) 應(yīng) 的 值 分 別 為 ： 、和 。 1－ 3 對(duì)流換熱 0273273tvv t? ? （ 4）氣流沿長(zhǎng)形工件強(qiáng)制流動(dòng)時(shí) 的對(duì)流換熱系數(shù) vt—— 爐膛內(nèi)循環(huán)空氣的實(shí)際流速。 1－ 3 對(duì)流換熱 強(qiáng)制 對(duì)流時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù) ?（ 2）、氣流在通道內(nèi)層流流動(dòng)時(shí) 氣流呈層流流動(dòng)時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)主要決定于爐氣的熱導(dǎo)率，而與爐氣的流速無關(guān)，其對(duì)流換熱系數(shù)可用下述近似公式計(jì)算： —— 爐氣的熱導(dǎo)率 〔 W/（ m.℃ ） 〕 d—— 通道的當(dāng)量直徑 (m)。 1－ 3 對(duì)流換熱 自然對(duì)流過程： 溫度升高 —— 上浮 —— 外層補(bǔ)充 換熱系數(shù)變化： 較大－減?。龃螅€(wěn)定 167。 1－ 3 對(duì)流換熱 幾種不同條件的對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算公式： t1為爐墻、爐頂或爐底的外表面溫度。 1－ 3 對(duì)流換熱 換熱面的幾何因素 三、熱處理爐內(nèi)的對(duì)流換熱 熱處理爐內(nèi)，根據(jù)流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可分為三種情況： 自然對(duì)流狀態(tài) — 在無風(fēng)機(jī)的電阻爐中，爐氣常呈自然對(duì)流 狀態(tài)。紊流越劇烈，速度越接近一致。 當(dāng)流體在光滑圓管中流動(dòng)時(shí)， Re小于 2100為層流， Re大于 2300為紊流，而 Re在 2100— 2300之間時(shí)，可能為層流，也可能為紊流 。 紊流： 流體質(zhì)點(diǎn)不僅沿前進(jìn)方向流動(dòng)，而且還向氣體方向作不規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng)。即增強(qiáng)流體的紊 流程度，將減薄層流底層的厚度，從而提高對(duì) 流換熱系數(shù)。 強(qiáng)制對(duì)流： 流體受外力作用（泵或風(fēng)機(jī)）發(fā)生強(qiáng)迫流動(dòng)，其流速和分子質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的劇烈程度都遠(yuǎn)大于自然對(duì)流。 ?自然對(duì)流換熱 的換熱系數(shù)值較 小 ，其換熱系數(shù)的計(jì)算和分析主要依據(jù)流體和壁面之間的 溫度差 Δt。 167。以復(fù)合雙層為例： 嚴(yán)格說，只要保溫層中 3材料熱導(dǎo)率不同，它們間也將產(chǎn)生導(dǎo)熱，交界面就不會(huì)是等溫面。 1－ 2 傳導(dǎo)傳熱 λ為常數(shù) 內(nèi)外表面積相等為 F 三、平壁爐墻上的導(dǎo)熱 單層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱 圖 1 單層平壁爐墻的導(dǎo)熱 167。 167。 液體： 熱導(dǎo)率小于固體。熱導(dǎo)率隨溫度的升高而降低。其中溫度對(duì)材料的熱導(dǎo)率影響很大。 熱流朝向溫度降落的方向。 1－ 1 基本概念 Q K F tq K tFF?? ? ? ?熱流密度 q為： 1tR KF?1tr K?1 tttQRKF????1 tttqrK???? 167。 167。 167。 ?溫度梯度實(shí)際上是指溫度沿等溫面法線方向的變 化率。 溫度不隨時(shí)間變化而變化，稱為 穩(wěn)定溫度場(chǎng) 。 167。 1－ 1 基本概念 —— 傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射 對(duì)流傳熱 定義：在工程上，對(duì)流傳熱常指流動(dòng)的流體與所接觸的固體壁面直接接觸，當(dāng)兩者溫度不同時(shí)，相互之間進(jìn)行熱量傳遞過程。了解金屬加熱計(jì)算。掌握多層爐壁穩(wěn)定的傳導(dǎo)傳熱計(jì)算方法；掌握對(duì)流傳熱的條件、特點(diǎn)、規(guī)律、影響因素及爐內(nèi)傳熱計(jì)算中的應(yīng)用；掌握輻射傳熱的特點(diǎn)；掌握爐內(nèi)綜合傳熱的計(jì)算與應(yīng)用。 傳導(dǎo)傳熱 一、傳熱的基本形式 167。 物體的輻射換熱量為該物體吸收的輻射能量與它同時(shí)向外放射的輻射能量差值。不穩(wěn)定溫度場(chǎng)內(nèi)的傳熱過程稱 不穩(wěn)定傳熱 。 1－ 1 基本概念 溫度梯度 ?物體 (或體系內(nèi) )相鄰兩等溫面間溫度差與兩等 溫面法線方向距離的比例極限，稱為 溫度梯度。 1－ 1 基本概念 t+ t n t 三、熱流和熱流密度 熱流和熱流密度為向量，其方向與溫度梯度方向相反。 熱流 熱流密度 四、傳熱的一般方式 t? 由壁面一側(cè)的流體通過壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)流體中的過程稱為 傳熱過程 。 傳熱方程 :單位時(shí)間所傳遞的熱量正比于冷熱流體的溫差及傳熱面積 F，可用下式表示： 167。 1－ 1 基本概念 爐壁的傳熱 dtQFdx? ? ?Q dtqF dx? ? ? ?一、基本方程式 法國(guó)傅里葉 1822年提出在均質(zhì)固體中單純導(dǎo)熱的基本定律： 在單位時(shí)間內(nèi)所傳導(dǎo)的熱量 Q與溫度梯度和垂直于熱流方向的截面積成正比 。 影響熱導(dǎo)率的因素 熱導(dǎo)率數(shù)值決定與物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所處的狀態(tài)。 1－ 2 傳導(dǎo)傳熱 常見物質(zhì)的熱導(dǎo)率 純金屬： 金屬的熱導(dǎo)率較高，與電導(dǎo)率成正比，最大的為銀。 非金屬的固體 ：除石墨外較高，其他的熱導(dǎo)率都較低，并且熱導(dǎo)率隨溫度的升高而增大。 多孔性和纖維狀的物體： 有較