輻射換熱理論基礎(chǔ)ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-05-18 13:26本頁(yè)面
【正文】 2. 角系數(shù)性質(zhì) 根據(jù)角系數(shù)的定義和諸解析式，可導(dǎo)出角系數(shù)的代數(shù)性質(zhì)。 G為投射輻射 。 即 (2)有效輻射 ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開(kāi)單位面積的總輻射 。 下面介紹角系數(shù)的概念及表達(dá)式 。 65 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算 前面講過(guò) ， 熱輻射的發(fā)射和吸收均具有空間方向特性 ， 因此 ， 表面間的輻射換熱與 表面幾何形狀 、 大小和各表面的相對(duì)位置 等幾個(gè)因素均有關(guān)系 ， 這種因素常用 角系數(shù) 來(lái)考慮 。 層 次 數(shù)學(xué)表達(dá)式 成立條件 光譜，定向 光譜，半球 全波段，半球 無(wú)條件， ?為天頂角 漫射表面 與黑體處于熱平衡或?qū)?漫灰表面 ),(),( TT ???????? ?),(),( TT ???? ?)()( TT ?? ?表 62 Kirchhoff 定律的不同表達(dá)式 注： (1)漫射表面 ：指發(fā)射或反射的定向輻射強(qiáng)度與空間方向無(wú)關(guān)，即符合 Lambert定律的物體表面； (2)灰體 ：指 光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體 ，其發(fā)射和吸收輻射與黑體在形式上完全一樣，只是減小了一個(gè)相同的比例。但該式具有如下 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 。 ??? ????bb EEEE發(fā)射輻射 與 吸收輻射 之間具有什么樣的聯(lián)系： 此即 Kirchhoff 定律的表達(dá)式之一。 根據(jù)前面的定義可知，物體的吸收比除與 自身表面性質(zhì) 及 溫度 有關(guān)外，還與 投入輻射按波長(zhǎng)的能量分布 有關(guān)。 圖 619 金屬導(dǎo)電體的光譜吸收比同波長(zhǎng)的關(guān)系 圖 619 非導(dǎo)電體材料的光譜吸收比同波長(zhǎng)的關(guān)系 灰體 ：光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體稱為灰體。 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 。 64 實(shí)際固體的吸收比和基爾霍夫定律 上一節(jié)簡(jiǎn)單介紹了實(shí)際物體的發(fā)射情況，那么當(dāng)外界的輻射投入到物體表面上時(shí)，該物體對(duì) 投入輻射 吸收的情況又是如何呢？本節(jié)將對(duì)其作出解答。這說(shuō)明 發(fā)射率只與發(fā)射輻射的物體本身有關(guān)，而不涉及外界條件 。 圖 617 實(shí)際物體、黑體和灰體的輻射能量光譜 本節(jié)中，還有幾點(diǎn)需要注意 ，這是由于熱輻射非常復(fù)雜，很難理論確定，僅是一種權(quán)宜之計(jì)； Lambert定律的表面稱為漫射表面。 所有這些差別全部歸于上面的系數(shù) ， 因此 ， 他們一般需要實(shí)驗(yàn)來(lái)確定 ， 形式也可能很復(fù)雜 。 Wavelength Direction (angle from the surface normal) 因此，我們需要定義 方向光譜發(fā)射率 ，對(duì)于某一指定的方向(?, ?) 和波長(zhǎng) ? ? ? ? ?? ?T, T,θ, T,θ, εbl a c kb o dy, e mi t t e d a c t ua l, θ, ???????? LL?? ?? ?? ? )()Tθ,(λ T, λ T,θ, T,θ,ε0 b l a c k b o d y, 0 e m i t t e d a c t ua l, θ TLLdLdLb????????????對(duì)上面公式在所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)積分，可得到 方向總發(fā)射率 ，即 實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度 與 黑體的定向輻射強(qiáng)度 之比： bb LLLL )()()()( ????? ?? 對(duì)應(yīng)于黑體的輻射力 Eb，光譜輻射力 Eb?和定向輻射強(qiáng)度 L，分別引入了三個(gè)修正系數(shù)，即， 發(fā)射率 ?， 光譜發(fā)射率 ?(? )和 定向發(fā)射率 ?(? )，其表達(dá)式和物理意義如下 40)(TdEEE bb ????? ?????實(shí)際物體的輻射力與黑體輻射力之比 : 實(shí)際物體的光譜輻射力與黑體的光譜輻射力之比： ???? bEE?)(實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度與黑體的定向輻射強(qiáng)度之比： 漫發(fā)射 的概念： 表面的定向發(fā)射率 ?(?) 與方向無(wú)關(guān)，即定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān) ，滿足上述規(guī)律的表面稱為 漫發(fā)射面 ，這是對(duì)大多數(shù)實(shí)際表面的
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