【正文】 )A1QFEQ2222121222 ???? ? ? （效效得 : W)11(11111FE111FEQ212122221222222111???????????????????????????????????????????εεεεε效 W)11(1111FE111FE212121212111111222????????????????????? ???????????????????εεεεε效62 B、熱交換量 根據(jù) F2的熱平衡得 : Q＝ Q1效 這三種射線的總和，稱為該表面的“有效輻射”。 ∵ F1向 F2或 F2向 F1的投射都要通過(guò)兩曲面接合的界面處 f， ∴ φ12=φ1f φ21＝ φ2f， 11f12 Ff?? ??221 Ff??由圖可知 60 封閉體系內(nèi)兩表面間的輻射熱交換 A、 有效輻射概念 封閉體系內(nèi)兩表面間的輻射熱交換的情況： 1）離開(kāi)某表面的輻射線有本身的輻射； 2）對(duì)其它物體投來(lái)輻射的無(wú)窮多次反射； 3）對(duì)自身投來(lái)輻射線的無(wú)窮多次反射。 ∵ 兩個(gè)表面的溫度相等， ∴ E0 F 1φ12= E0 F 2φ21 58 最常見(jiàn)的幾種封閉體系以及它們之間的角度系數(shù) (1)兩個(gè)很靠近的平面 ∵ φ11＋ φ12＝ l φ11=0 ∴ φ12＝ 1 同理 φ21＝ 1 (2)一個(gè)平面和一個(gè)曲面組成的封閉體系相當(dāng)于加熱爐壁與物料表面組成的系統(tǒng)： ∵ φ11＋ φ12＝ l φ11=0 ∴ φ12＝ 1 21211221 FFFF ?? ??2122122 FFF1 ???? ??∵ F1φ12＝ F2φ21 ∴ 59 （ 3）一個(gè)大曲面包圍一個(gè)小曲面的封閉體系，相當(dāng)于金屬錠在連續(xù)式加熱爐內(nèi)加熱。 （ 3）對(duì)任意兩個(gè)表面而言： F1φ12＝ F2φ21，此關(guān)系稱為互變定理。故 φ11＋ φ12＋ φ13＋ … +φ1n＝ 1。即 φ11=0。 56 基本定理： （ 1）任何平面和凸面自身輻射出去的射線，不能落入自身。 55 兩物體間的輻射熱交換 角度系數(shù)的概念 角度系數(shù)是表示從某一表面射到另一表面的能量與射出去的總能量之比。 (3)絕對(duì)黑體的吸收率等于 1，為最大。 從上述結(jié)論還可推出如下概念： (1)物體的輻射能力 (ε)與其吸收能力 (A)是一致的，能輻射的波，也能被該物體吸收。 絕對(duì)黑體：對(duì)外輻射 E0F(W)全部落到實(shí)際物體上，被吸收一部分 (EoFA)，其余部分反射回到絕對(duì)黑體表面，然后全部被自身吸收 [E0F(1－ A)]。 提高輻射物體的溫度是加強(qiáng)輻射傳熱最有效的措施 斯蒂芬 —— 波爾茨曼定律也可以應(yīng)用于灰體 52 B、灰體的輻射能力： 4100TCE ??????? C、黑度：物體（灰體）的輻射能力 E與同溫度下絕對(duì)黑體的輻射能力 E0之比值稱為物體的黑度。 51 斯蒂芬－波爾茨曼定律 A、絕對(duì)黑體的輻射能力： ?? ?? ??? 0 Tc 510 00 1e dCdEE 2 λλ λλλ積分后得： 2400 m/W100TCE ???????式中： C0—— 絕對(duì)黑體的輻射系數(shù)，它等于 絕對(duì)黑體的輻射能力與其絕對(duì)溫度的四次方 成正比 。 對(duì)應(yīng)于這一最大值的波長(zhǎng) λmax與溫度 T的關(guān)系，可由維恩定律確定 : λmax T= 103 (2)當(dāng)溫度低于 850K時(shí)， E0λ較小，但隨著溫度的升高而迅速增長(zhǎng)，故溫度高的物體，其輻射強(qiáng)度也大。m。 49 輻射的基本定律 普朗克定律 給出了黑體的單色輻射力 Eλ 與波長(zhǎng)和絕對(duì)溫度的關(guān)系。 不能把“黑體”、“白體”、“透熱體”與黑色物體，白色物體，透明物體混淆起來(lái)，前者是對(duì)熱射線而言，后者是對(duì)可見(jiàn)光而言。 (3)若 D＝ 1，即 A+R＝ 0，對(duì)外來(lái)的熱輻射能全部透過(guò) “絕對(duì)透過(guò)體”或“透熱體”。 48 即 : A+R+D＝ 1 (1)若 A＝ 1，即 R＋ D＝ 0，對(duì)外來(lái)的熱輻射全部吸收則該物 “絕對(duì)黑體”或“黑體”。 熱輻射是一切物體的固有特性 。m的能夠進(jìn)行輻射傳熱的電磁波 (如可見(jiàn)光波和紅外線 )稱為熱射線。 (2)輻射傳熱不需要任何介質(zhì)，在真空中同樣可以傳播，而且熱量的傳遞過(guò)程伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)變（即熱能 → 輻射能 → 熱能）。 46 輻射傳熱 熱輻射的基本概念 輻射傳熱 ：物體的熱能變?yōu)殡姶挪ǎㄝ椛淠埽┫蛩闹軅鞑ィ?dāng)輻射能落到其它物體上被吸收后又變?yōu)闊崮?，這一過(guò)程稱為輻射傳熱。 必須指出：在紊流放熱過(guò)程中， n＝ 1/3，于是 Gr與Nu中的定型尺寸可以相消，故自然流動(dòng)紊流放熱與定型尺寸無(wú)關(guān)。Pr)n 定性溫度：采用邊界層的平均溫度 tm＝ 1/2(tω+tf)，此處 tω為壁面溫度， tf為遠(yuǎn)離壁面的流體溫度。 總之，自然對(duì)流主要受固體表面與流體的溫度差和固體表面存在位置的影響。 上熱面（如爐頂）的循環(huán)比較容易，故自然對(duì)流的能力較強(qiáng)；下熱面（架空爐底）的循環(huán)更難，故它的自然對(duì)流能力最差。 43 D、 氣體在蓄熱室磚格子內(nèi)的給熱系數(shù) 氣體在熱風(fēng)爐或蓄熱室的磚格子內(nèi)呈強(qiáng)制紊流流動(dòng)，氣體與格子磚間的對(duì)流給熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)式為 Cm/ . ?? ωα 對(duì)E、 流體在管內(nèi)呈層流流動(dòng)時(shí)的給熱系數(shù) Cm/ 2 ?? λα 對(duì)F、氣體沿平面流動(dòng)時(shí)的給熱系數(shù) 對(duì)光滑面： Nu= 通常用更簡(jiǎn)單的形式 : Cm/K WC 2n20 ???? ωα 對(duì)44 自然對(duì)流 A、影響自然對(duì)流給熱的主要因素 產(chǎn)生自然對(duì)流的原因是因?yàn)楣腆w表面的溫 度大于周?chē)髿獾臏囟榷勾髿庑纬闪俗匀谎h(huán)。 對(duì)一定流體而言，流體的溫度愈高、流體的流速越大、管子的管徑愈小、管的間距較大、管束排數(shù)較多，則流體與管束間的對(duì)流給熱系數(shù)愈大。因此，整個(gè)管束的平均給熱系數(shù)將隨著排數(shù)的增加而稍有增大。 沿流動(dòng)縱深方向管束排數(shù)多少也將影響平均給熱系數(shù)。 ?ελρννωλα對(duì)p Cd ?????????????????0. 40pd ωλρννβλ對(duì) ?????????????? ??即 令 ?????????????? ?? λρννβλ則 Cm/ WdB ?? ??ωα 對(duì)39 C、流體橫向流過(guò)管束時(shí)的對(duì)流給熱 管束排列方式有順排和錯(cuò)排兩種 從第二排起，每排管都正處于前排產(chǎn)生的漩渦區(qū)的尾流內(nèi)，所受到的沖擊情況不如錯(cuò)排時(shí)強(qiáng)烈。 如果沖擊角 φ＜ 90176。 只有當(dāng)流體流動(dòng)的方向與管子軸心線之間的夾角 φ= 90176。Ren 37 b、流體橫向流過(guò)單管時(shí)的對(duì)流給熱 圖 3— 12 流體橫向流過(guò)管面的流動(dòng)情況 在圓管的正面，有較多的質(zhì)點(diǎn)透過(guò) 邊界層而直接沖擊到壁面上，所以這里 （ φ＝ 0）的放熱系數(shù)最大； 順著流體流動(dòng)的方向邊界層的厚度 逐漸增加，所以給熱系數(shù)的數(shù)值迅速降低；而在 90℃ — 100℃ 時(shí)降到最低值； 在管的后面部分，流體具有強(qiáng)烈的旋渦，因而給熱系數(shù)又重新變大。 35 對(duì)流給熱系數(shù)的若干實(shí)驗(yàn)公式 強(qiáng)制對(duì)流 a、流體在管內(nèi)作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)的對(duì)流給熱 在此條件下適用于各種氣體和液體的公式是： Nu= 此時(shí)適用范圍是 Re104， Pr=~2500，以及 L/d50。 單值條件相似是現(xiàn)象相似的必要條件。 單值條件包括：幾何條件、 物理?xiàng)l件、邊界條件、初始條件 …… 等。 從上面對(duì)相似準(zhǔn)數(shù)的物理意義討論中已經(jīng)知道： Nu數(shù)代表著對(duì)流現(xiàn)象的本質(zhì)； Re， Gr則分別代表強(qiáng)制流動(dòng)和自然流動(dòng)的本質(zhì)； Pr數(shù)代表流體本身的熱物理特征； l1/l2代表系統(tǒng)的幾何特征。也就是應(yīng)當(dāng)從與相對(duì)比例中去加以考慮才能得出正確結(jié)論 E、普朗將準(zhǔn)數(shù) Pr 不同的流體本身有著自己的物理特征， Pr數(shù)是反映流體本身物理特性的準(zhǔn)數(shù)，它的定義式為： λρναν pCPr ?? 若兩物理現(xiàn)象相似，則其同名相似準(zhǔn)數(shù)相等，此即相似第一定理。 B、雷諾準(zhǔn)數(shù) Re 在流體流動(dòng)中決定流動(dòng)性質(zhì)的就是慣性力與粘性力之比 . C、 格拉斯霍夫淮數(shù) Gr 在系統(tǒng)的幾何相似條件下，如果兩流體的格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù) Gr相等，則表明它們自然對(duì)流發(fā)展的程度是完全相同 ,Gr的物理意義就是以其值的大小來(lái)表征流體自然對(duì)流發(fā)展的程度。 C1就稱為幾何相似準(zhǔn)數(shù)。 在空間相對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)是指幾何相似；在時(shí)間上相對(duì)應(yīng)的瞬間是指時(shí)間相似；同類(lèi)物理量之間各自成常數(shù)比例是指物理量的相似。 27 WF1ttQ 21對(duì)???C/W F1R 0對(duì)??把對(duì)流給熱量寫(xiě)成歐姆定律的形式： 對(duì)流給熱的熱阻： 28 對(duì)流給熱系數(shù)的確定及相似理論