【正文】 在缺少資料的情況下，任意幾個形狀氣體對整個包壁的平均射線程長可按下式計算： g?4gg TA ????g?AVs ?式中， V為氣體容積， m3； A為包壁面積， m2。 從上式可知 ， 熱輻射在氣體內(nèi)呈指數(shù)規(guī)律衰減 。如圖 。本節(jié)主要討論這種削弱輻射換熱的方式。 黑體的表面熱阻為零 。 由三個表面組成的封閉系統(tǒng) 三表面封閉腔的等效網(wǎng)絡(luò)圖 節(jié)點 的熱流方程如下： 321 , JandJJ求解上面的方程組，再計算凈換熱量。 (1) 熱勢差與熱阻 上節(jié)公式 ()： 改寫為： 式中， 稱為表面熱勢差； 則被稱為表面 輻射熱阻。 下面在假設(shè)表面物性和溫度已知的情況下 ， 考察 J與表面凈輻射換熱量之間的關(guān)系 ， 為計算漫灰表面間的輻射換熱作準(zhǔn)備 。 代數(shù)分析法 是利用角系數(shù)的各種性質(zhì) ， 獲得一組代數(shù)方程 ， 通過求解獲得角系數(shù) 。 從這個概念我們可以得出角系數(shù)的應(yīng)用是有一定限制條件的 ，即 漫射面 、 等溫 、 物性均勻 () (2) 微元面對微元面的角系數(shù) 如圖 ，黑體微元面 dA1對微元面 dA2的角系數(shù)記為 Xd1,d2，則根據(jù)前面的定義式有 22121b11112,1c osc osddEddc osrAAALX bdd ???? ???類似地有 22111,2 c osc osdrAXdd ????(3) 微元面對面的角系數(shù) 由角系數(shù)的定義可知，微元面 dA1對面 A2的角系數(shù)為 圖 兩微元面間的輻射 () ???????????2222,112,112,12,1 A ddAddddA ddd XX?? 1 1,21,2 A ddd XX(4) 面對面的角系數(shù) 面 A1對面 A2的角系數(shù) X1,2以及面 A2對面 A1的角系數(shù) X2,1分別為 ? ?? ? ??1 21 212,112212112,1 d1ddc osc os1A A ddA A AXArAAAX ???微元面 dA2對面 A1的角系數(shù)則為 ? ?? ? ??1 21 221,222212121,2 d1ddc osc os1A A ddA A AXArAAAX ???() () () () 12,111222112b111221b11b1111b112,112,12,1dA1dAdc o sc o s1dAc o sdc o sdAdAdc o s1 21 21 211 211 2? ?? ?? ??? ??? ????????????A AddA AA AAA AAdA AddXArAArLAALLLX????????2. 角系數(shù)性質(zhì) 根據(jù)角系數(shù)的定義和諸解析式，可導(dǎo)出角系數(shù)的代數(shù)性質(zhì)。 值得注意的是 ， 角系數(shù)只對漫射面 (既漫輻射又漫發(fā)射 )、 表面的發(fā)射輻射和投射輻射均勻的情況下適用 。該式說明，在熱力學(xué)平衡狀態(tài)下，物體的吸收率等與它的發(fā)射率。此時，不管投入輻射的分布如何，吸收比 ?都是同一個常數(shù)。雖然實際物體的定向發(fā)射率并不完全符合 Lambert定律，但仍然近似地認(rèn)為大多數(shù)工程材料服從 Lambert定律，這有許多原因； 、表面溫度和表面狀況。 ???dc osd),(d),(?????AL(5) 定向輻射強度 L(?,? )： 圖 610 定向輻射強度 的定義圖 (6) Lambert 定律 (黑體輻射的第 三個基本定律 ) ??? c osdd ),(d LA ???它說明黑體的定向輻射力隨天頂角?呈余弦規(guī)律變化，見圖 611，因此， Lambert定律也稱為余弦定律。 11??????????????????????3. 物體對熱輻射的吸收、反射和穿透 圖 的吸收反射和穿透 對于大多數(shù)的固體和液體： 對于不含顆粒的氣體： 對于黑體： 鏡體或白體： 1??1??1??1,0 ??? ???1,0 ??? ???透明體： 反射又分鏡反射和漫反射兩種 圖 63 鏡反射 圖 64 漫反射 黑體： 是指能吸收投入到其面 上的所有熱輻射能的物體，是 一種科學(xué)假想的物體，現(xiàn)實生 活中是不存在的。 2. 電磁波譜 電磁輻射包含了多種形式，如圖 ，而我們所感興趣的，即工業(yè)上有實際意義的熱輻射區(qū)域一般為 ~100μ m。 (W/m3)； E、 Eλ關(guān)系 : 顯然， E和 Eλ之間具有如下關(guān)系： ?? dEE ??? 0黑體一般采用下標(biāo) b表示，如黑體的輻射力為 Eb，黑體的 光譜輻射力 為 Ebλ 1)(512 ???Tcb ecE???式中， λ — 波長， m ； T — 黑體溫度， K ； c1 — 第一輻射常數(shù)， 1016 W?m2； c2 — 第二輻射常數(shù)， 102 W?K； (1)Planck定律 (第一個定律 )： 圖 黑體光譜輻射力隨波長和溫度的依變關(guān)系。 所有這些差別全部歸于上面的系數(shù) ， 因此 ， 他們一般需要實驗來確定 ， 形式也可能很復(fù)雜 。光譜吸收比隨波長的變化體現(xiàn)了實際物體的選擇性吸收的特性。 在學(xué)習(xí)了發(fā)射輻射與吸收輻射的特性之后，讓我們來看一下二者之間具有什么樣的聯(lián)系， 1859年， Kirchhoff 用熱力學(xué)方法回答了這個問題，從而提出了 Kirchhoff 定律。 65 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計算 前面講過 ， 熱輻射的發(fā)射和吸收均具有空間方向特性 ， 因此 ， 表面間的輻射換熱與表面幾何形狀 、 大小和各表面的相對位置等幾個因素均有關(guān)系 ， 這種因素常用角系數(shù)來考慮 。 包括了自身的發(fā)射輻射 E和反射輻射 ?G。 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(dāng)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???????????1,2221,2222,11,2221,2221,2221,21,21,2BBAABbBAbAbBAXAAXAAXXEAXEAXEA???????????再來看一下 2 對 1 的能量守恒情況 : 3 角系數(shù)的計算方法 求解角系數(shù)的方法通常有直接積分法 、 代數(shù)分析法 、 幾何分析法以及 MonteCarlo法 。封閉系統(tǒng)內(nèi)充滿不吸收任何輻射的透明介質(zhì)。 網(wǎng)絡(luò)法 (又稱熱網(wǎng)絡(luò)法 ， 電網(wǎng)絡(luò)法等 )的原理 ， 是用