熱輻射與輻射換熱(編輯修改稿)
2024-09-11 22:47 本頁面
【文章內容簡介】 缺乏資料時，可近似取為 。 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 材料類別和表面狀況 溫度 /℃ 法向發(fā)射率 εn 具有光滑的氧化層表皮的鋼板 20 鍍鋅鐵皮 38 嚴重氧化的鋁表面 50 嚴重氧化的鋁表面 500 無光澤黃銅 38 磨光的黃銅 38 紅磚 20 ~ 玻璃 40 各種顏色的油漆 40 ~ 雪 12~0 人體皮膚 32 部分常見材料表面的法向發(fā)射率 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 對應于黑體的輻射力 Eb，光譜輻射力 Eb?和定向輻射強度 L，分別引入了三個修正系數，即發(fā)射率 ?，光譜發(fā)射率 ?(? )和定向發(fā)射率 ?(? )，其 表達式和物理意義 如下 40)(TdEEE bb ??????????實際物體的 輻射力 與 黑體 輻射力 之比 : 實際物體的 光譜輻射力 與 黑體的 光譜輻射力 之比： ????bEE?)(實際物體的 定向輻射強度 與 黑體的 定向輻射強度 之比： ( ) ( )() ()bbIIII???? ???華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 實際物體的吸收比 ?實際物體的光譜吸收比 )(??)()()(???? ?GG?GG?? ?華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 根據前面的定義可知， 物體的吸收比除與自身表面性質的溫度有關外，還與投入輻射按波長的能量分布有關 。設下標 2分別代表所研究的物體和產生投入輻射的物體，則物體 1的吸收比為 1 2 2 1 20012 2 2001204212( , ) ( , ) ( ) d ( , ) ( ) d( , ) ( ) d ( ) d( , ) ( ) d( , , 1 )b b bb b bbT T E T T E TT E T E TT E TTf T T?????? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ????????????????表 面 的 性 質 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 物體表面對黑體輻射的吸收比與溫度的關系 材料自身溫度 T1為 294K 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 溫室大棚就是利用了玻璃對輻射能吸收的選擇性 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 實際物體的光譜吸收比對投入輻射的波長有選擇性這一情況給輻射換熱的工程計算帶來很多不便。 灰體 光譜吸收比與波長無關的理想物體稱為灰體。 常數?? )( ??? 在 紅外線 的輻射范圍內大多數工程材料可以當作灰體處理。 引入的意義 ：不管投入輻射的分布如何， ?均為常數，即物體的吸收比只取決于本身的情況而與外界情況無關。 本課程的研究范圍內，輻射傳熱計算假設表面為 漫灰的。 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 基爾霍夫定律 基爾霍夫定律給出了實際物體輻射能力與吸收能力的關系。 列出處于熱平衡時，實際物體 2的能量收支關系。 bEE ??bEE?? ?? ?? 但是，這個等式是有條件的。 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 基爾霍夫定律的四種表達形式： ? ? ? ?TT ,, ???????? ? 無條件成立 ? ? ? ?TT , ???? ? 漫射表面 ? ? ? ?TT , ?????? ? 灰體表面 ? ? ? ?TT ?? ? 漫射灰體表面或與黑體 處于熱平衡 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 關于基爾霍夫定律和灰體的幾點說明 根據基爾霍夫定律，在一定條件下，物體的輻射能力越大，其吸收能力也越大。換句話，善于輻射的物體必善于吸收。 對于工程問題而言，只要在所研究的波長范圍內光譜吸收比基本上與波長無關，則灰體的假定是成立的。 當研究物體表面對太陽能的吸收時，一般不能把物體當作灰體處理。 華北電力大學 例 、 北方深秋季節(jié)的清晨 ， 樹葉葉面上常常結霜 。試問樹葉上 、 下面的哪一面結霜 ?為什么 ? 答：霜會結在樹葉的上表面 。 因為清晨 ， 上表面朝向太空 ， 下表面朝向地面 。 而太空表面的溫度低于攝氏零度 ， 而地球表面溫度一般在零度以上 。由于相對樹葉下表面來說 ， 其上表面需要向太空輻射更多的能量 ， 所以樹葉下表面溫度較高 ， 而上表面溫度較低且可能低于零度 ， 因而容易結霜 。 梁 秀 俊 高等傳熱學 華北電力大學 梁 秀 俊 高等傳熱學 )( 212,1 bb EEA ?
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