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-全文預(yù)覽
【正文】 ） （ ?， ?） 方向上的微元面積 dA2對(duì)球心所張的微元立體角 22dd Ar?? 2d s i n d = s i n d drrr?? ? ? ? ???7 輻射強(qiáng)度 ： 單位時(shí)間內(nèi)從單位投影面積 （ 可見面積 ） 所發(fā)出的包含在單位立體角內(nèi)的所有波長(zhǎng)的輻射能 。 光譜輻射特性不隨波長(zhǎng)而變化的假想物體 ，即 分別等于常數(shù) 。 （ 2） 固體和液體對(duì)輻射能的吸收和反射基本上屬于表面效應(yīng) ： 金屬的表面層厚度小于 1?m；絕大多數(shù)非金屬的 表面層厚度小于 1mm。 本章主要從宏觀的角度介紹熱輻射的基本概念 、 基本定律以及輻射換熱的計(jì)算方法 。 輻射換熱在熱能動(dòng)力工程 、 核能工程 、 冶金 、 化工 、 航天 、 太陽能利用 、 干燥技術(shù)以及日常生活中的加熱 、 供暖等方面具有非常廣泛的應(yīng)用 。 ,? ? ?? ? ?,? ? ? 不僅取決于物體的性質(zhì) ， 還與投射輻射能的波長(zhǎng)分布有關(guān) 。 5 2. 灰體與黑體 灰體 ： 注意 ：黑體 、 白體與黑色 、 白色物體的區(qū)別 。 人工黑體模型 ： 鏡體 （ 漫反射時(shí)稱為白體 ） ： ? = 1 絕對(duì)透明體 ： ? = 1 6 3. 輻射強(qiáng)度 輻射強(qiáng)度說明物體表面在空間某個(gè)方向上發(fā)射輻射能的多少 。 對(duì)于各向同性的物體表面 ， 輻射強(qiáng)度與角 ? 無關(guān) ， 。 光譜輻射力 ： 在 波長(zhǎng)范圍內(nèi)單位波長(zhǎng)的輻射力 ， 用 E?表示 ， 單位為 W/m3。 特點(diǎn) ： （ 1） 溫度愈高 ， 同一波長(zhǎng)下的光譜輻射力愈大； （ 2） 在一定的溫度下 ， 黑體的光譜輻射力在某一波長(zhǎng)下具有最大值； （ 3） 隨著溫度的升高 ， Eb?取得最大值的波長(zhǎng) ?max愈來愈小 ， 即在 ?坐標(biāo)中的位置向短波方向移動(dòng) 。 （ 四次方定律 ） 14 斯忒藩 — 玻耳茲曼定律 表達(dá)式可直接由下式導(dǎo)出 ： 251bb /( )00 dd 1CTCEEe???????? ? ???? 波段輻射力 ? ?12bE ???? ?212 1 bbdEE? ? ? ? ?????21bb00ddEE??????????波段輻射力 占黑體輻射力 Eb的百分?jǐn)?shù) ? ?12bE ???? ?? ?? ? ? ?21121 2 2 1bbb 00b b 0 b 0b b bddEEEF F FE E E?? ? ?? ? ? ? ?????????? ? ? ???15 根據(jù)普朗克定律表達(dá)式 ， ? ?? ?251/0b0b0 441CTCdEdeFTT??????????????? ??? ?? ? ? ? ? ?251/0 1TCTCTd T f Te??????????f(?T)稱為 黑體輻射函數(shù) ， 表示溫度為 T 的黑體所發(fā)射的輻射能中在波段 0～ ?內(nèi)的輻射能所占的百分?jǐn)?shù) 。 蘭貝特定律也稱為 余弦定律 。 定向發(fā)射率 （ 定向黑度 ） ： ? ?bbLEEL????? ?? 實(shí)際物體不是漫發(fā)射體 ， 定向發(fā)射率 是方向角 ? 的函數(shù) 。 實(shí)際物體的吸收比不僅取決于物體本身材料的種類 、 溫度及表面性質(zhì) ， 還和投入輻射的波長(zhǎng)分布有關(guān) ， 因此和投入輻射能的發(fā)射體溫度有關(guān) 。 在溫度相同的物體中 ， 黑體吸收輻射能的能力最強(qiáng) ， 發(fā)射輻射能的能力也最強(qiáng) 。 25 114 輻射換熱的計(jì)算方法 1. 角系數(shù) 假設(shè) ： （ 1） 進(jìn)行輻射換熱的物體表面之間是不參與輻射的介質(zhì) (單原子或結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙原子氣體 、 空氣 )或真空； （ 2） 每個(gè)表面都是漫射 、 灰體或黑體表面； （ 3） 每個(gè)表面的溫度 、 輻射特性及投入輻射分布均勻 。 圖 (a)、 (b)： 1,2 1X ?1 1 , 2 2 2 ,1A X A X? 12 ,12AXA? 圖 (c) ： 21 , 2 1 , 21aaAXXA?? 圖 (d) ： 1 , 2 2 ,1 1XX?? 三個(gè)非凹表面構(gòu)成的封閉空腔 1 1 , 2 1 1 , 3 1A X A X A??2 2 ,1 2 2 , 3 2A X A X A??3 3 ,1 3 3 , 2 3A X A X A??1 1 , 2 2 2 ,1A X A X?1 1 , 3 3 3 ,1A X A X?2 2 , 3 3 3 , 2A X A X?30 1 1 , 2 1 1 , 3 2 2 , 3 1 2 31 ()2A X A X A X A A A? ? ? ? ?1 1 , 2 1 1 , 3 1A X A X A?? 2 3 1 2 3 12 , 32222A A A l l lXAl? ? ? ???2 2 ,1 2 2 , 3 2A X A X A??1 3 2 1 3 21
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