【正文】 3 0 . 1 5 0 . 1 5?????? ? ? ? ??? 3? ? 石油工程傳熱學(xué) 1 2 1 31 2 311 1 1 2 2 1 1 1 3 321 1 11 1 1b b b bE E E EA A A A A A? ? ???? ???? ?? ? ???? ??44443753753 473 21 1 1 1 1 1 8 8 5T?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?3 K ?? ℃ 石油工程傳熱學(xué) 四、多表面系統(tǒng)輻射換熱的計(jì)算 這種把輻射熱阻比擬成等效的電阻從而通過等效的網(wǎng)絡(luò)圖來求解輻射換熱的方法成為輻射換熱的 網(wǎng)絡(luò)法 。 從而改變了能量的分配 。 石油工程傳熱學(xué) 以圖（ a）所示的三表面的輻射換熱問題為例畫出圖（ b）的等效網(wǎng)絡(luò)圖 (a)由三個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng) (b)三表面封閉腔的等效網(wǎng)絡(luò)圖 石油工程傳熱學(xué) 1 1 3 12111 1 , 2 1 1 , 3112 2 3 21222 2 , 1 2 2 , 3223 3 1 3 2 333 3 , 1 2 2 , 31301 1 101 1 101 1 1bbbE J J JJJA X A XAE J J JJJA X A XAE J J J J JA X A XA???????????? ? ? ?????????? ? ??????? ? ??? ? ????? 由基爾霍夫定律，可以寫出以 J J J3為節(jié)點(diǎn)的熱流方程： 石油工程傳熱學(xué) 有一個(gè)表面為黑體。實(shí)際上遮擋板的發(fā)射率遠(yuǎn)小于兩板的發(fā)射率，降低效果更加明顯。 如何減小測量誤差 ？ 解： 由題意可知，這是一個(gè)小面積對(duì)大面積的輻射問題（包容壁面輻射），且輻射換熱量與對(duì)流換熱量遵守能量守恒： 12( ) ( )b b f wA E E h A t t? ? ? ? ? 石油工程傳熱學(xué) ? ℃ 41bwET??8 4 40 . 9 5 . 6 7 1 0 ( 2 7 3 1 5 ) ( 2 7 3 1 0 ) 2 0 ( 1 5 )ft? ??? ? ? ? ? ? ???439。 常常采用有效輻射 J的概念來簡化 ， 但其大小又常常是未知的 。 石油工程傳熱學(xué) 推論： (1)善于輻射的物體也必善于吸收同溫度下黑體的輻射能； (2)α1 ，實(shí)際物體 EEb（同溫度下），即在同一溫度下，黑體的輻射力最大； (3)在與黑體處于熱平衡條件下，任何物體對(duì)黑體輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率。若某一物體的光譜吸收比雖小于 1，但它是一個(gè)不隨投射輻射的波長而變化的常數(shù)，則它的吸收比也是一個(gè)常數(shù)。這說明發(fā)射率只與發(fā)射輻射的物體本身有關(guān)，而不涉及外界條件。 一、實(shí)際物體 石油工程傳熱學(xué) 發(fā)射率 ε ? 同溫度下，黑體發(fā)射熱輻射的能力最強(qiáng)； ? 真實(shí)物體表面的發(fā)射能力低于同溫度下的黑體 ? 發(fā)射率 (也稱為 黑度 )?： 相同溫度下，實(shí)際物體的輻射力與黑體輻射力之比 : 4TEEEb ?? ??實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)際物體的輻射力并不嚴(yán)格地與溫度的四次方成比例，為了計(jì)算方便，將偏差考慮到 ε中。 石油工程傳熱學(xué) 角系數(shù)的完整性 1,13,12,11,1 ????? nXXXX ?角系數(shù)的完整性 注： 若表面 1為非凹表面時(shí)， X1,1=0；若表面 1為凹表面， 11 0X ?，???niiX1,1 1角系數(shù)的有界性 01ijX??， 石油工程傳熱學(xué) 如圖：從表面 1上發(fā)出而落到表面 2上的總能量，等于落到表面 2上各部分的輻射能之和： 角系數(shù)的分解性 (可加性 ) bbabb XEAXEAXEA 2,1112,1112,111 ??ba XXX 2,12,12,1 ??如把表面 2進(jìn)一步分成若干小塊，則有 ???niiXX12,12,1角系數(shù)的可加性 石油工程傳熱學(xué) 三、確定角系數(shù)的方法 ? 從角系數(shù)的定義出發(fā)直接求得 ? 積分法 ? 查曲線法 ? 代數(shù)分析法 ? 投影法（幾何圖形法） T2 T1 石油工程傳熱學(xué) (1)三個(gè)非凹表面組成的封閉系統(tǒng) 圖 823 三個(gè)非凹表面組成的封閉系統(tǒng) 四、用代數(shù)法求角系數(shù) 石油工程傳熱學(xué) 1112,31,33,21,23,12,1??????XXXXXX2,333,221,333,111,222,11XAXAXAXAXAXA???由角系數(shù)完整性 由角系數(shù)相對(duì)性 A3 A2 A1 三表面封閉空間角系數(shù)的確定 石油工程傳熱學(xué) 上述方程解得： 21323,232313,113212,1222AAAAXAAAAXAAAAX?????????由于垂直黑板方向的長度相同，則有： 21232,112313,113212,1222llllXllllXllllX????????? 石油工程傳熱學(xué) (2)任意兩個(gè)非凹表面間的角系數(shù) 如圖：表面和假定在垂直于紙面的方向上表面的長度是無限延伸的 ， 只有封閉系統(tǒng)才能應(yīng)用角系數(shù)的完整性 ， 為此作輔助線 ac和 bd， 與 ab、cd一起構(gòu)成封閉腔 。 對(duì)黑體而言 ， 輻射強(qiáng)度是常數(shù) 。 ()LL? ?? 常 量 它說明黑體的定向輻射力隨天頂角 ?呈余弦規(guī)律變化。 石油工程傳熱學(xué) 三、維恩位移定律 (1893年 ) m a x 2898 μ mKT? ?? 石油工程傳熱學(xué) ,5 8 0 0 KT ? 5 8 0 02 8 9 8?m? m??,2 0 0 0 KT ?2 0 0 02 8 9 8?m? m??,3 0 0 KT ?3 0 02 8 9 8?m? m??應(yīng)用舉例 石油工程傳熱學(xué) 思考 一鐵塊放入高溫爐中加熱，從輻射的角度分析鐵塊的顏色變化過程 用它可測定太空星體表面溫度，也可用來選擇對(duì)特定地物的監(jiān)測波段，如火災(zāi)檢測。是煤的揮發(fā)分在不完全燃燒或高溫?zé)峤鈺r(shí)的產(chǎn)物。 石油工程傳熱學(xué) 黑體性質(zhì) ? 黑體吸收能力最強(qiáng)， α=1 ? 黑體的輻射能力也最強(qiáng)， ε=1 ? 黑體表面是漫發(fā)射表面 自然界中，真正的黑體不存在，但是吸收能力很強(qiáng)的物體也存在，煙炱和黑絲絨 石油工程傳熱學(xué) 煙炱 ? 煙炱是指從煙囪分離下來的或被煙道氣沖刷出來而后落到煙囪周圍地區(qū)的煤煙。 石油工程傳熱學(xué) 有效輻射 自身射輻射 E 投入輻射 被反射輻射的部分 G?G? 有效輻射： 物體除了向外界發(fā)出發(fā)射輻射外，其它物體投射到該物體表面上的投射輻射還有部分被反射，發(fā)射輻射和反射輻射之和，稱有效輻射，記為 J， W/m2 簡化了實(shí)際物體間輻射傳熱的多次反射和吸收過程。 ? 熱射線： 波普上熱射線中紅外線占優(yōu)，某一具體物體的熱輻射中，紅外線熱輻射并不一定也是占優(yōu)的。 石油工程傳熱學(xué) 特點(diǎn)： ① 不需要物體直接接觸。 51 熱輻射的基本概念 ?167。 51 熱輻射的基本概念 一、熱輻射本質(zhì) 基本概念 輻射 ：物體以電磁波向外傳遞能量的現(xiàn)象。 熱輻射的波長主要位于 ~1000μm的范圍內(nèi)。 ? 例如，煤炭的吸收比達(dá)到 ，磨光的金子反射比幾乎等于 ，而常溫下空氣對(duì)熱射線呈現(xiàn)透明的性質(zhì)。 五、漫射表面 ? 漫射表面： 若表面即使漫發(fā)射表面，又是漫反射表面，則該表面稱漫射表面 石油工程傳熱學(xué) 一、黑體和黑體模型 圖 56 黑體模型 167。在重油鍋爐的煙道氣中含煙炱 200300mg/m3，在爐排上燒煤的煤爐中，因燃燒條件差，有更多的煙炱生成。 E、 Eλ 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 dEE