【正文】 根據(jù) F2的熱平衡得 : Q＝ Q1效 ∵ F1向 F2或 F2向 F1的投射都要通過兩曲面接合的界面處 f， ∴ φ12=φ1f φ21＝ φ2f， 11f12 Ff?? ??221 Ff??由圖可知 60 封閉體系內(nèi)兩表面間的輻射熱交換 A、 有效輻射概念 封閉體系內(nèi)兩表面間的輻射熱交換的情況： 1）離開某表面的輻射線有本身的輻射； 2）對其它物體投來輻射的無窮多次反射； 3）對自身投來輻射線的無窮多次反射。 （ 3）對任意兩個表面而言： F1φ12＝ F2φ21，此關(guān)系稱為互變定理。即 φ11=0。 55 兩物體間的輻射熱交換 角度系數(shù)的概念 角度系數(shù)是表示從某一表面射到另一表面的能量與射出去的總能量之比。 從上述結(jié)論還可推出如下概念： (1)物體的輻射能力 (ε)與其吸收能力 (A)是一致的，能輻射的波，也能被該物體吸收。 提高輻射物體的溫度是加強(qiáng)輻射傳熱最有效的措施 斯蒂芬 —— 波爾茨曼定律也可以應(yīng)用于灰體 52 B、灰體的輻射能力： 4100TCE ??????? C、黑度：物體（灰體）的輻射能力 E與同溫度下絕對黑體的輻射能力 E0之比值稱為物體的黑度。 對應(yīng)于這一最大值的波長 λmax與溫度 T的關(guān)系，可由維恩定律確定 : λmax T= 103 (2)當(dāng)溫度低于 850K時， E0λ較小，但隨著溫度的升高而迅速增長，故溫度高的物體，其輻射強(qiáng)度也大。 49 輻射的基本定律 普朗克定律 給出了黑體的單色輻射力 Eλ 與波長和絕對溫度的關(guān)系。 (3)若 D＝ 1，即 A+R＝ 0，對外來的熱輻射能全部透過 “絕對透過體”或“透熱體”。 熱輻射是一切物體的固有特性 。 (2)輻射傳熱不需要任何介質(zhì)，在真空中同樣可以傳播，而且熱量的傳遞過程伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)變（即熱能 → 輻射能 → 熱能）。 必須指出：在紊流放熱過程中， n＝ 1/3，于是 Gr與Nu中的定型尺寸可以相消，故自然流動紊流放熱與定型尺寸無關(guān)。 總之，自然對流主要受固體表面與流體的溫度差和固體表面存在位置的影響。 43 D、 氣體在蓄熱室磚格子內(nèi)的給熱系數(shù) 氣體在熱風(fēng)爐或蓄熱室的磚格子內(nèi)呈強(qiáng)制紊流流動，氣體與格子磚間的對流給熱系數(shù)的實(shí)驗式為 Cm/ . ?? ωα 對E、 流體在管內(nèi)呈層流流動時的給熱系數(shù) Cm/ 2 ?? λα 對F、氣體沿平面流動時的給熱系數(shù) 對光滑面： Nu= 通常用更簡單的形式 : Cm/K WC 2n20 ???? ωα 對44 自然對流 A、影響自然對流給熱的主要因素 產(chǎn)生自然對流的原因是因為固體表面的溫 度大于周圍大氣的溫度而使大氣形成了自然循環(huán)。因此，整個管束的平均給熱系數(shù)將隨著排數(shù)的增加而稍有增大。 ?ελρννωλα對p Cd ?????????????????0. 40pd ωλρννβλ對 ?????????????? ??即 令 ?????????????? ?? λρννβλ則 Cm/ WdB ?? ??ωα 對39 C、流體橫向流過管束時的對流給熱 管束排列方式有順排和錯排兩種 從第二排起，每排管都正處于前排產(chǎn)生的漩渦區(qū)的尾流內(nèi)，所受到的沖擊情況不如錯排時強(qiáng)烈。 只有當(dāng)流體流動的方向與管子軸心線之間的夾角 φ= 90176。 37 b、流體橫向流過單管時的對流給熱 圖 3— 12 流體橫向流過管面的流動情況 在圓管的正面，有較多的質(zhì)點(diǎn)透過 邊界層而直接沖擊到壁面上，所以這里 （ φ＝ 0）的放熱系數(shù)最大； 順著流體流動的方向邊界層的厚度 逐漸增加，所以給熱系數(shù)的數(shù)值迅速降低；而在 90℃ — 100℃ 時降到最低值； 在管的后面部分，流體具有強(qiáng)烈的旋渦，因而給熱系數(shù)又重新變大。 單值條件相似是現(xiàn)象相似的必要條件。 從上面對相似準(zhǔn)數(shù)的物理意義討論中已經(jīng)知道： Nu數(shù)代表著對流現(xiàn)象的本質(zhì)； Re， Gr則分別代表強(qiáng)制流動和自然流動的本質(zhì)； Pr數(shù)代表流體本身的熱物理特征； l1/l2代表系統(tǒng)的幾何特征。 B、雷諾準(zhǔn)數(shù) Re 在流體流動中決定流動性質(zhì)的就是慣性力與粘性力之比 . C、 格拉斯霍夫淮數(shù) Gr 在系統(tǒng)的幾何相似條件下，如果兩流體的格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù) Gr相等，則表明它們自然對流發(fā)展的程度是完全相同 ,Gr的物理意義就是以其值的大小來表征流體自然對流發(fā)展的程度。 在空間相對應(yīng)的各點(diǎn)是指幾何相似；在時間上相對應(yīng)的瞬間是指時間相似；同類物理量之間各自成常數(shù)比例是指物理量的相似。℃ 。 25 對流給熱的分類 根據(jù)流動的原因不同，可將對流給熱分為兩大類：自然對流給熱和強(qiáng)制對流給熱。 24 對流給熱的分析 （ 1）流體流經(jīng)固體壁面時形成流體邊界層， 邊界層內(nèi)存在速度梯度； （ 2）當(dāng)形成湍流邊界層，在此薄層內(nèi)流體呈層流流動。 基本上沒有速度梯度的流體部分稱為“主流”或“流體核心”。 W FSttQ1 iii1n1?????ni 均?iF均—— 各層內(nèi)外表面的對數(shù)平均值， m2。 于是 均FSttQ 21???16 多層圓筒壁的導(dǎo)熱 圖 35 多層圓筒壁的導(dǎo)熱 假設(shè)： （ 1）各層之間接觸很好，兩接觸面具有同 樣的溫度； （ 2）已知多層壁內(nèi)外表面溫度為 t1和t4，各層內(nèi)、外半徑為 r r r r4，各層導(dǎo)熱系數(shù)為 λ λ λ3。 假設(shè) （ 1）圓筒的內(nèi)半徑為 r1，內(nèi)壁溫度為 t1，半徑為 r2，外壁溫度為 t2。 （ b）若相差太多則以驗算結(jié)果為第二次假定溫度，再算一次。因而要知道各接觸面的溫度。 第一層平壁： 第二層平壁： FSttQ11211???FStt2322???假定均為穩(wěn)定熱態(tài)，通過物體的熱流應(yīng)相等，即 Q1=Q2＝ Q 11 按和比定律得： 對平壁，若內(nèi)外側(cè)面積都相等，也可將 F提出： FSFSttFSFS)tt()tt(Q22112122113221???? ????????FSS ttQ221121?? ??? 可看出：通過兩層平壁導(dǎo)熱的熱流等于兩層的熱壓之和與兩層熱阻之和的比值，即 21312121RRttRRttQ????????12 當(dāng) Q求出后，可求出中間溫度 t2: FSQtt1112 ??? FSQtt1112 ??? 或 可用同樣方法證明，通過幾層平里的導(dǎo)熱量為： WRttQn1ii1n1???式中： iiii FSR??13 注意：（ 1）在推導(dǎo)多層平壁公式時，曾假定各層緊密接觸，而接觸的兩表面溫度相同。 4）函數(shù)： λt＝ λ0 + b t W/m℃ 導(dǎo)熱系數(shù) λ ：單位時間、單位面積、溫差為 1?C傳 遞的熱量，即單位傳熱量。 等溫面：物體內(nèi)溫度相同的所有點(diǎn)聯(lián)成的面積稱為等溫面。 5 （ 3）輻射傳熱（輻射） ① 定義：物體因受熱發(fā)出熱輻射能 ， 高溫 物體失去熱量而低溫物體得到熱 量 ， 這種傳熱方式叫輻射傳熱 。 ③取決于：物質(zhì)本身的物性。 傳熱的動力：溫差 本章研究傳熱的內(nèi)容： 提高傳熱速率 ——提高生產(chǎn)率 降低傳熱速率 ——提高熱效率（節(jié)能） 2 導(dǎo)熱 對流 輻射 傳熱方式 傳熱學(xué)的任務(wù) 研究不同條件下熱壓和熱阻的具體內(nèi)容和數(shù)值，從而能計算出傳熱量大小，并合理地控制和改善傳熱過程。冶金生產(chǎn)過程無論是否伴隨化學(xué)反應(yīng)或物態(tài)轉(zhuǎn)變，熱量傳輸往往對該過程起限制作用。 ②條件：溫差、無物質(zhì)宏觀運(yùn)動。 ③ 取決于：物質(zhì)本身的物性 、 流動狀態(tài) 。 6 穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱 定義：即導(dǎo)熱系統(tǒng)內(nèi)各部分的溫度不隨時間發(fā)生變化，或者說同一時間內(nèi)傳入物體任一部分的熱量與該部分物體傳出的熱量是相等的。 ：溫度、壓力、密度、濕度等，其中溫度是 最重要的因素。假定兩層壁為緊密接觸，且接觸面兩邊溫度相同，并假令其為 t2（圖 3－ 3）。 （ 2）當(dāng)應(yīng)用公式時，須要確定各層的平均導(dǎo)熱系數(shù)。 （ a）先假定接觸面溫度為兩極端溫度的某種中間值，依此算出 Q值后，再驗算中間溫度（見下例）。 假定溫度沿表面分布均勻，而且等溫面都與表面平行 ,即溫度只沿徑向改變。 15 根據(jù)傅立葉定律，對此薄圓筒層可寫出傳導(dǎo)的熱量為： RL2drdtQ πλ ???W 以 λ表示平均導(dǎo)熱系數(shù)，分離變量后積分得： ?? ?? 2121 rrtt rL2 drdtQ πλ 1221 rrlnrL2 1)tt(Q πλ ??整理后得： 121221FFlnFFSttQ ?????式中： 1212FFlnFF ?稱為 F2與