【正文】 ?? ?n(3) 表面積 A1與表面積 A2相當(dāng)，即 A1/A2 ? 1 111121?????? n 兩固體表面間的輻射換熱 2/1/2023 84 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 已知 ， ， ， 求 測(cè)溫誤差？ 某房間吊裝一水銀溫度計(jì)讀數(shù)為 15℃ ，已知溫度計(jì)頭部發(fā)射率（黑度）為 ，頭部與室內(nèi)空氣間的對(duì)流換熱系數(shù)為 20W/m2K，墻表面溫度為 10℃ ，求該溫度計(jì)的測(cè)量誤差。 ５ .Kirchhoff 定律 2/1/2023 48 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 表面相對(duì)位置的影響 兩個(gè)表面之間的輻射換熱量與兩個(gè)表面之間的相對(duì)位置有很大關(guān)系 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 2/1/2023 49 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 角系數(shù)是進(jìn)行輻射換熱計(jì)算時(shí)空間熱組的主要組成部分 。 2/1/2023 37 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 物體的吸收比除與自身表面性質(zhì)的溫度有關(guān)外，還與投入輻射按波長(zhǎng)的能量分布有關(guān)。 黑體輻射的基本定律 4b424E EE ET C 100T C 100C 5 669 W/( m K ) bb.??????????????????????灰 體 的 輻 射 系 數(shù)2/1/2023 20 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 式中， λ — 波長(zhǎng)， 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 ｍ ?K； (2)Planck定律 (第一個(gè)定律 )： 黑體單色輻射力 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 21 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 Planck 定律的圖示 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 22 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 KmTm ??? ? ?（ 3） Wien位移定律 (第二個(gè)定律 ) 反映出黑體溫度越高其單色輻射力最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)越短的黑體輻射特征，也就是黑體溫度越高能量分布就越向波長(zhǎng)短方向集中的特征。 黑體模型 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 11 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 （１）輻射力 E (W/m2) ： 單位時(shí)間內(nèi)，物體單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長(zhǎng)的能量總和。 ２ .特點(diǎn) ? a 任何物體只要溫度高于 0 K，就會(huì)不停地向周?chē)臻g發(fā)出熱輻射； 2/1/2023 4 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 熱輻射的基本概念 2/1/2023 5 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 熱輻射的基本概念 ２ .特點(diǎn) ? b不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播； ? c 伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變 ? d 具有強(qiáng)烈的方向性 ? e 輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)； 2/1/2023 6 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 11?????????????????? trtr3. 物體對(duì)熱輻射的吸收、反射和穿透 吸收率absorptivity 透過(guò)率transmissivity 反射率reflectivity 熱輻射的基本概念 2/1/2023 7 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 對(duì)于大多數(shù)的固體和液體： 對(duì)于不含顆粒的氣體： 對(duì)于黑體： 鏡體或白體： 透明體： 1?? 1?? 1?? 1,0 ??? ??? 1,0 ??? ???1??? ??? 熱輻射的基本概念 2/1/2023 8 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 反射又分鏡反射和漫反射兩種 鏡反射 漫反射 熱輻射的基本概念 2/1/2023 9 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 、白體與黑體 ? 黑體：能全部吸收輻射能的物體 α =1； ? 白體：能全部反射輻射能的物體 ρ =1； ? 透熱體：能全部透過(guò)輻射能的物體 τ =1； ? 灰體：能以相同的吸收率 α ，吸收全部波長(zhǎng)輻射能的物體。 （４）定向輻射強(qiáng)度Ｉ ? ： 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 17 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 ? (1)斯蒂芬 stefan— 波爾茲曼 Boltzmann定律 ? Eb—— 絕對(duì)黑體輻射力， W/m2； T —— 黑體的熱力學(xué)溫度 K， σ —— 玻耳茲曼常數(shù)（黑體輻射常數(shù)），其值為 108 W/。光譜吸收比隨波長(zhǎng)的變化體現(xiàn)了實(shí)際物體的選擇性吸收的特性。 ５ .Kirchhoff 定律 2/1/2023 45 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 定律的 限制 ： (1)整個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)； (2)如物體的吸收率和發(fā)射率與溫度有關(guān)，則二者只有處于同一溫度下的值才能相等； (3)投射輻射源必須是同溫度下的黑體。 (1)三個(gè)非凹表面 組成的封閉系統(tǒng) 三個(gè)非凹表面組成的封閉系統(tǒng) 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 2/1/2023 64 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 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 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 2/1/2023 65 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 上述方程解得： 21323,212313,113212,1222AAAAXAAAAXAAAAX?????????21323,212313,113212,1222llllXllllXllllX?????????由于垂直紙面方向 的長(zhǎng)度相同，則有： 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 2/1/2023 66 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 兩個(gè)非凹表面及假想面組成的封閉系統(tǒng) (2)任意兩個(gè)非凹表面間的角系數(shù) 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 2/1/2023 67 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 根據(jù)角系數(shù)的完整性： 1ab c d ab c ab bdX X X? ? ?， ， a ，2ab cab ac bcXab???， a 2ab bdab bd adab???， 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 2/1/2023 68 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 ,( ) ( )2ab c dbc ad ac bdXab? ? ??說(shuō)明：一表面與對(duì)應(yīng)表面的角系數(shù)等于，構(gòu)成封閉四邊形的對(duì)角線之和減去其余兩邊線段之和然后除以二倍的該表面的面積計(jì)算線段。其網(wǎng)絡(luò)圖如下： ５ . 兩個(gè)重要特例 兩固體表面間的輻射換熱 2/1/2023 89 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 b 有一個(gè)表面絕熱， 即該表面的凈換熱量為零 。2,1232,3313,1)(21)()(qqqEEqEEqEEqbbbbbb??? 可見(jiàn)，與沒(méi)有遮熱板時(shí)相比，輻射換熱量減小了一半。 氣體輻射 2/1/2023 103 材料工程基礎(chǔ)及設(shè)備媒體課件 理論上已經(jīng)證明， 與行程 dx 成正比，設(shè)比例系數(shù)為 ，則有 xxII,d??xKxKIIxx dd,??? ??式中，負(fù)號(hào)表示吸收， 為 光譜衰減系數(shù) ， m1，它取決于其體的種類(lèi)、密度和波長(zhǎng)。 :15:1515:15:15March 23, 2