清華大學熱工基礎課件工程熱力學加傳熱學12第十一章-輻射換熱-資料下載頁
2025-08-23 16:54本頁面
【正文】 A X J J????1,1nijji i jJJAX??? ? 只要利用相應的空間輻射熱阻將封閉腔所有的有效輻射節(jié)點連接起來 , 就構成了完整的輻射換熱網(wǎng)絡 。 進而可以運用電學中直流電路的求解方法 , 求出各節(jié)點的有效輻射及各表面的凈輻射換熱量 。 （ 輻射網(wǎng)絡法 ） 空腔內表面 i 與其它表面之間的輻射換熱網(wǎng)絡單元 38 由三個漫灰表面組成的封閉空腔的輻射換熱網(wǎng)絡 重輻射面 : ( 1 )i i b i iiJ E G??? ? ? 有效輻射等于投入輻射 ， ， 凈輻射換熱量等于零 。 iiJG? 對于灰體重輻射面 , ， ii???biiJE? 重輻射面的存在改變了輻射能的方向分布 , 所以影響整個系統(tǒng)的輻射換熱 。 輻射網(wǎng)絡中的重輻射面 3 39 原則上 ， 對于 n個表面構成的封閉空腔 , 可以寫出每 個表面有效輻射節(jié)點方程 n個有效輻射節(jié)點方程組成線性方程組 。 只要每個表面的溫度 、 發(fā)射率已知 , 相關角系數(shù)可求 , 就可以通過求解線性方程組得到各表面的有效輻射 , 進而求得每個表面的凈輻射換熱量 。 b1iiiiiEJA????1,1nijji i jJJAX??? ?40 115 遮熱板的原理 遮熱板的主要作用就是削弱輻射換熱 。 下面以兩塊靠得很近的大平壁間的輻射換熱為例來說明遮熱板的工作原理 。 沒有遮熱板時 ，兩塊平壁間的輻射換熱有 2個表面輻射熱阻 、 1個空間輻射熱阻 。 在兩塊平壁之間加一塊大小一樣 、 表面發(fā)射率相同的遮熱板 3， 如果忽略遮熱板的導熱熱阻 ， 則總輻射熱阻增加了 1倍 ， 輻射換熱量減少為原來的 1/2， 即 41 ? ?11 2 1 212??? 如果加 n層同樣的遮熱板 ， 則輻射熱阻將增大 n倍 ， 輻射換熱量將減少為 ? ?1 2 1 211nn??? ? 遮熱板通常采用表面發(fā)射率小 、 表面輻射熱阻大的材料 ， 如表面高度拋光的薄鋁板 ， 同時在多層遮熱板中間抽真空 ， 加大導熱和對流換熱熱阻 。 遮熱板在測溫技術中的應用 熱電偶測溫 ： ? ? ? ?44f 1 1 1 2A h T T A T T??? ? ?? ?441 1 2f1TTTTh?? ???誤差： 誤差和輻射換熱量成正比 ，與 h成反比 。 熱電偶熱平衡： 42 當 Tf =1 000 K、 T2=800 K、 ? 1=、 h=40 W/(m2?K)時 ，測溫誤差可達 144 K。 給熱電偶端部加一個表面發(fā)射率為 ? 3= 3， 熱電偶端點的熱平衡表達式 ? ? ? ?44f 1 1 1 3h T T T T??? ? ?遮熱罩的熱平衡表達式 ? ? ? ?44f 3 3 3 22 h T T T T??? ? ?聯(lián)立求解以上兩式 ， 可求得測溫誤差 ， 結果為44 K。 可見 ， 加遮熱罩后 ， 相對測溫誤差由未加遮熱罩的 %降低到 % 。 ? ?f1TT? 抽氣式熱電偶 ： 遮熱罩做成抽氣式 ， 以便強化燃氣與熱電偶之間的對流換熱 ， 提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h。 43 116 太陽輻射 太陽半徑約 km（ 球體輻射源 ） ， 離地球的平均距離約 km， 到達地球的太陽射線近似于平行 。 61 .3 9 2 1 0?81 .4 9 6 1 0? 太陽常數(shù) ： 大氣層外緣與太陽射線垂直的單位面積上接收到的太陽輻射能 2c 1 3 6 7 1 .6 W/mS ??根據(jù)太陽常數(shù) ， 可算得太陽表面相當于溫度為 5762 K的黑體 ， m a x 0 . 5 μm? ?地球大氣層外緣水平面上單位面積接受到的太陽輻射能 ,0 c osscG S f ???修正系數(shù) 0 . 9 7 ~ 1 . 0 3f ?44 紫外線 約占 %； 可見光 約占 %；紅外線 約占 %。? = ~ ?m 波長范圍約占 98%。 經(jīng) 過 大 氣 層的吸收 、 散射和反射之后 ， 夏季理想的大氣透明度條件下 ， 中午前后到達地面的太 陽 輻 射 約 為1000 W/m2。 太陽輻射光譜 45 溫室效應： 溫室 太陽能利用： 太陽能熱水器 選擇性表面涂層 普通玻璃的光譜透射比 46 第十一章小結 重點掌握以下內容： （ 1） 有關熱輻射和輻射換熱的基本概念： 吸收比 、反射比 、 透射比 、 黑體 、 灰體 、 漫射體 、 人工黑體 、輻射強度 、 輻射力 、 有效輻射 、 發(fā)射率 （ 黑度 ） 、 角系數(shù) 、 表面輻射熱阻 、 空間輻射熱阻 、 溫室效應 、 選擇性表面 等； （ 2） 熱輻射的基本定律： 普朗克定律 、 斯忒藩 玻耳茲曼定律 、 維恩位移定律 、 蘭貝特定律 、 基爾霍夫定律； （ 3） 輻射換熱的計算方法：角系數(shù)的計算方法；輻射網(wǎng)絡法； （ 4） 遮熱板的原理 。
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