熱輻射的基本定律ppt課件(參考版)
2025-05-04 12:02本頁面
【正文】 【 例 】 如圖所示的真空輻射爐，球心處有一黑體加熱元件，試指出①，②，③ 3處中何處定向輻射強度最大 ?何處輻射熱流最大 ?假設(shè)①，②，②處對球心所張立體角相同。而三處對球心立體角相當，但與法線方向夾角不同， θ 1＞ θ 2＞ θ 3。 答：由黑體輻射的蘭貝特定律知，定向輻射強度與方向無關(guān)。而三處對球心立體角相當，但與法線方向夾角不同， θ 1＞ θ 2＞θ 3。 答：由黑體輻射的蘭貝特定律知，定向輻射強度與方向無關(guān)。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(jié)霜。因為清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。 層 次 數(shù)學(xué)表達式 成立條件 光譜，定向 光譜，半球 全波段，半球 無條件， ?為緯度角 漫射表面 與黑體處于熱平衡或?qū)?漫灰表面 ),(),( TT ???????? ?),(),( TT ???? ?)()( TT ?? ?表 82 Kirchhoff 定律的不同表達式 例、北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結(jié)霜。 今后討論過程中 ， 如無特殊說明 ， 均假設(shè)輻射表面具有漫射特性的漫灰表面 。 所以對于漫灰表面一定有 ?＝ ?。 bEE????漫射灰體 ?灰體的 吸收比 與波長無關(guān)，在一定溫度下是一個常數(shù)； ?物體的 發(fā)射率 是物性參數(shù)，與環(huán)境條件無關(guān)。 基爾霍夫定律的數(shù)學(xué)表達式之一 基爾霍夫定律的數(shù)學(xué)表達式之一 0bEE??? 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。如圖所示，板 1時黑體，板 2是任意物體，參數(shù)分別為 Eb, T1 以及 E, ?, T2，則當系統(tǒng)處于熱平衡時，有 吸收比與發(fā)射率的關(guān)系－基爾霍夫定律 bq E E???在熱平衡條件下，任何物體的輻射和它對來自黑體輻射的吸收比的比值，恒等于同溫度下黑體的輻射力。 工業(yè)上通常遇到的熱輻射，其主要波長區(qū)段位于紅外線范圍內(nèi)（絕大部分 ），在此范圍內(nèi)，大多數(shù)工程材料當作灰體處理引起的誤差是可以容許的，這種簡化處理給輻射換熱分析帶來了很大的方便。 灰體的概念及其工程應(yīng)用 引入的意義 ：不管投入輻射的分布如何， ?均為常數(shù)，即物體的吸收比只取決于本身的情況而與外界情況無關(guān)。設(shè)下標 2分別代表所研究的物體和產(chǎn)生投入輻射的物體，則物體 1的吸收比為 )21,(d)(),(d)(),(),(2102202211的性質(zhì)表面的性質(zhì)，表面投入的總能量吸收的總能量TTfTETTETTbb??????????????????實際物體吸收的選擇性對輻射傳熱計算造成的困難 如果投入輻射來自黑體，由于 ，則上式可變?yōu)? 1),(2 ?Tb ??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(zhì) 圖 819 物體表面對黑體輻射的吸收比與溫度的關(guān)系 材料自身溫度 T1為 294K 灰體 ：光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體。 金屬導(dǎo)電體 非導(dǎo)電體材料 實際物體光譜吸收比同波長的關(guān)系 物體的光譜吸收比隨波長而異的這種特性稱為 物體的吸收具有選擇性 。 ()?? ? 吸 收 的 某 一 特 定 波 長 的 能 量投 入 的 某 一 特 定 波 長 的 能 量光譜吸收比 ：物體吸收某一
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