【正文】 F111FCC?????????? ??導 考慮角度系數(shù)：對于一物體被另一物體包圍，且其面積遠小于包圍物時， 167。 一物體被另一物體包圍，且面 積遠小于包圍物時的輻射換熱 0 1 0 212121 1 1 1 2 2 2EEQ1 1F F F??? ? ?－＝－ 1 －＋ ＋ 0 1 0 212121 1 1 1 2 2 21 2 1 2 2 10 1 0 21212EEQ1 1F F FF F F 1F E EQ11??? ? ?????－＝－ 1 －＋ ＋對 于 無 限 大 的 灰 體 平 行 放 置 的 平 面 ， ＝ ＝ ＝ ＝（ － ）＝1＋ － 167。 1－ 4 輻射換熱 1 1 1 2 2 2 2 11 2 1 1 1 2 2 2 2 11 1 2 2 2 11 2 1 2121 1 2 2 2 1 J F J F Q J F J FF = FJ J J JQ1FF???????????和－ －或 ＝ （ ）11 ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?1 1 01 1 1 1 0101 1112 2 02 2 2 2 021 02221 2 12E G F F E GEJFG E F F G EJEF=Q=? ? ???? ? ???（ － ） 1 1 11（ ＋ ） 2 2 22（ － ） （ ＋ ）－ ＝ －－ ＝1 －－ ＝ －－ ＝1 －＝ ＝ 對于灰體 ： 若溫度 T1＞ T2，則 F1面凈失的輻射熱設(shè)為 Q1（－） ， F2面將凈得的輻射熱為 Q2（＋） 。 1－ 4 輻射換熱 112 21=??＝ 121? ＝ 121? ＝ 任意放置的兩表面組成的封閉體系內(nèi)的輻射換熱 167。對于任意放置的兩黑體表面，它們各自投射到對方表面上的輻射能分別為 和 平衡時： 若黑體表面溫度完全相等， 則有 0 1 1 1 2 0 2 2 2 1EEFF???167。 角度系數(shù) （ 1）定義： Ψ12為物體 1對物體 2的角度系數(shù)，它表示 1輻射出去的輻射能實際投射到物體 2表面上的百分數(shù)。 167。 167。 表明： (1)吸收率大的物質(zhì)，其輻射率也大。 T1＝ T2 體系處于平衡狀態(tài)， F1面的熱支出等于熱收入，熱平衡方程為： E0A1=E0ε1 A1為吸收率。 167。 1－ 4 輻射換熱 0000000000000I d I dEEIdEIdE000EEIIIIEEEE?? ? ? ??? ? ???????????? ? ????? ? ?????????????? ? ??????對 于 灰 體 ： （ 灰 體 的 黑 度 ）＝＝ ＝灰 體 的 單 色 黑 度 與 波 長 無 關(guān) ， 定 值對 于 實 際 物 體 ： 與 波 長 有 關(guān) ， 所 以 ＝黑度與單色黑度的關(guān)系： 灰體的輻射力： 其中 C為灰體的輻射系數(shù) 〔 W/（ ） 〕 ， C=εC0。 1－ 4 輻射換熱 圖 4 黑體、灰體和實際物體的單色輻射力 黑體 ε ＝ 1 單色輻射力I λ 灰體 ε 為小于 1的常數(shù) 實際物體 λ 167。 定值＜ 1 167。提出了一個“絕對灰體”，簡稱“灰體”。 167。 1－ 4 輻射換熱 （ 2）黑度與灰體概念 實際物體的 黑度： 實際物體的輻射力 E和同一溫度下黑體的輻射力 E0之比值 ε 稱為實際物體的黑度或輻射率， 黑度表示實際物體的輻射能力接近于黑體的程度。 由此可見，實際物體的輻射規(guī)律不同程度地偏離黑體的輻射定律。 輻射和吸收光譜通常是不規(guī)則。各種物體的吸收率隨溫度的變化規(guī)律也不相同，大部分金屬材料的吸收率隨溫度升高而稍有升高，而大部分的耐火或保溫材料的吸收率卻隨溫度升高而下降。 1－ 4 輻射換熱 黑體： 實際物體對輻射能的吸收率 隨物體的結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)而異 ，如表面粗糙度或表面有氧化膜的物體具有很高的吸收率，而高度拋光的金屬表面吸收率則很小。 輻射能：輻射波譜連續(xù)，輻射能僅為溫度的函數(shù)。 167。 0 m a x ()mI ? ? 黑體的總輻射力 E0 （ 1）定義：是指在一定溫度下，黑體單位面積上在單位時間內(nèi)發(fā)射出各種波長（ 0∞）的輻射能量的總和。 （ 2）一定溫度下， I 0λ隨連續(xù)變化，有以最大值。數(shù)學表達式： 0表示黑體； λ為波長（ m）； T為黑體表面的絕對溫度（ K）； e為自然對數(shù)的底數(shù)； C1常數(shù)，其值為 1016（ ） C2常數(shù)，其值為 102（ ） （ W/m3） 167。 二、黑體輻射基本定律 黑體的單色輻射力 I0λ （ 1）定義：是指在單位時間內(nèi)單位面積的黑體表面向半球空間所有方向發(fā)射的某一特定波長的輻射能。 167。 1－ 4 輻射換熱 小孔面積與空腔內(nèi)壁面積之比越小，小孔就越接近黑體。 1－ 4 輻射換熱 圖 2 人工黑體模型 人工黑體模型 自然界并不存在絕對的黑體，但是可以用人工方法制作絕對黑體模型。含水蒸氣、 CO2 為半透熱體。 氣體 不能反射熱射線， R=0， A+D=1。 1－ 4 輻射換熱 A+R+D=1 一般 固體、液體 ，對熱射線都不能透過，除了反射一部分外，其余部分則在它們的表面薄層內(nèi)被全部吸收。 它們都是假定的理想物體 .實際數(shù)值 A、 R、 D小于 1。 ?R=1時，投射輻射能全部被反射，且呈漫反射狀態(tài)（即 向各方向反射），則該物體被稱為“絕對白體”，簡稱“ 白體 ”。 1－ 4 輻射換熱 QA+QR+QD=Q ?A=1時，輻射能全部被物體吸收，這種物體叫“絕對黑體“簡稱“ 黑體 ”。 1－ 4 輻射換熱 圖 l 輻射能的吸收、反射和透射 1A R DQ Q Q Q? ? ?絕對黑體的概念 當能量為 Q的一束熱射線投射到物體上，如圖 1所示： 為物體的吸收率； A表示 為物體的反射率； R表示 為物體的透射率。物體間通過熱射線在空間傳遞熱能的過程叫 輻射換熱 。 四、強化爐內(nèi)對流換熱的途徑 提高流體速度 加大換熱溫差 增大換熱面積 167。 0t0 t tt0v v 5m / s273v =v 5v =0 .35 5= m / s273+tv 10 20 m / s v m / s1α 13 .1620 .69 34 .73q α 50 0 10 0 40 0 αα q 53 84 , 82 7613 89 2W/?解 ： 求 ， 當 ＝ 時 ，＝當 為 、 時 ， 分 別 為 和 ，設(shè) 金 屬 板 為 軋 制 表 面 ， 代 入 表 中 ， 則 三 種不 同 氣 流 速 度 所 對 應 的 值 分 別 為 ： 、和 。 167。 1－ 3 對流換熱 0273273tvv t? ? （ 4）氣流沿長形工件強制流動時 的對流換熱系數(shù) vt—— 爐膛內(nèi)循環(huán)空氣的實際流速。 1－ 3 對流換熱 （ 3）氣流沿平面強制流動時 表 l 對流換熱系數(shù)計算 v0為標準狀態(tài)下的氣流速度，若氣流溫度不是標準狀態(tài)下的要換算成狀態(tài)下。 1－ 3 對流換熱 強制 對流時的對流換熱系數(shù) ?（ 2）、氣流在通道內(nèi)層流流動時 氣流呈層流流動時，對流換熱系數(shù)主要決定于爐氣的熱導率，而與爐氣的流速無關(guān)，其對流換熱系數(shù)可用下述近似公式計算： —— 爐氣的熱導率 〔 W/（ m.℃ ） 〕 d—— 通道的當量直徑 (m)。 1－ 3 對流換熱 架空爐底的自然對流 （ 1）爐氣在管道內(nèi)作紊流流動時的對流換熱系數(shù) vt—— 爐氣的實際流速； d—— 通道的當量直徑 (m)； Z—— 爐氣溫度系數(shù)； KL—— 通道長度 L與 d比值的系數(shù)； KH2O—— 爐氣中水蒸氣含量的系數(shù)。 1－ 3 對流換熱 自然對流過程： 溫度升高 —— 上浮 —— 外層補充 換熱系數(shù)變化： 較大－減小－增大－穩(wěn)定 167。爐頂 A=；側(cè)墻 A=；架空爐底 A= 〔 W/（ m2.℃ ） 〕 167。 1－ 3 對流換熱 幾種不同條件的對流換熱系數(shù)的計算公式： t1為爐墻、爐頂或爐底的外表面溫度。 強迫對流爐氣呈層流狀態(tài) — 直通式燃料爐，當爐氣流速很 小時，爐氣一般呈層流狀態(tài)。 1－ 3 對流換熱 換熱面的幾何因素 三、熱處理爐內(nèi)的對流換熱 熱處理爐內(nèi)，根據(jù)流體的運動狀態(tài)，可分為三種情況： 自然對流狀態(tài) — 在無風機的電阻爐中，爐氣常呈自然對流 狀態(tài)。 1－ 3 對流換熱 ?流體的 ρ 、熱導率 λ、比熱容 C和粘度 μ 等物理性質(zhì)直接影響流體流動的形態(tài)、層流底層厚度和導熱性能等，從而影響對流換熱系數(shù) 。紊流越劇烈，速度越接近一致。 1－ 3 對流換熱 （ a） (b) 圖 1 流體的層流和紊流 穩(wěn)定層流在管道截