【正文】 ) 角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計算 2/1/2023 58 材料工程基礎及設備媒體課件 角系數(shù)的可加性 注意，利用角系數(shù)可加性時， 只有對角系數(shù)符號中第二個角碼是可加的，對角系數(shù)符號中的第一個角碼則不存在類似的關系。 定義：把表面 1發(fā)出 的輻射能中 落到 表面 2上的 百分數(shù) 稱為表面 1對表面 2的角系數(shù) ，記為 X1,2。 層 次 數(shù)學表達式 成立條件 光譜，定向 光譜，半球 全波段，半球 無條件， ?為頂角 漫射表面 與黑體處于熱平衡或?qū)?漫灰表面 ),(),( TT ???????? ?),(),( TT ???? ?)()( TT ?? ?Kirchhoff 定律的不同表達式 2/1/2023 47 材料工程基礎及設備媒體課件 注： (1)漫射表面 ： 指發(fā)射或反射的定向輻射強度與空間方向無關，即符合 Lambert定律的物體表面； (2)灰體： 指光譜吸收比與波長無關的物體，其發(fā)射和吸收輻射與黑體在形式上完全一樣，只是減小了一個相同的比例。 ５ .Kirchhoff 定律 2/1/2023 45 材料工程基礎及設備媒體課件 定律的 限制 ： (1)整個系統(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，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。 2/1/2023 41 材料工程基礎及設備媒體課件 投入輻射與吸收輻射二者之間的聯(lián)系： ??? ????bb EEEE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 2/1/2023 42 材料工程基礎及設備媒體課件 灰體 黑體 E Eb (1α )Eb Ebα ５ .Kirchhoff 定律 2/1/2023 43 材料工程基礎及設備媒體課件 ５ .Kirchhoff 定律 2/1/2023 44 材料工程基礎及設備媒體課件 4TE ??? bEE??表明物體在某溫度下的輻射力與其對同溫度黑體輻射的吸收率之比恒等于該溫度下黑體的輻射力。 設下標 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?????????????????? 2/1/2023 38 材料工程基礎及設備媒體課件 )1,(d)(),(d)(d)(),(d)(),(d)(),(),(21420210202102202211的性質(zhì)表面TTfTTETTETETTETTETTbbbbbbb???????????????????????????????????? 2( , ) 1b T?? ?如果投入輻射來自黑體，由于 上式變?yōu)椋? 2/1/2023 39 材料工程基礎及設備媒體課件 物體表面對黑體輻射的吸收比與溫度的關系 2/1/2023 40 材料工程基礎及設備媒體課件 (1)灰體法 ，即將光譜吸收比 ?(?) 等效為常數(shù)，即 ? = ?(?) = const。此時，不管投入輻射的分布如何，吸收比 ? 都是同一個常數(shù)。光譜吸收比隨波長的變化體現(xiàn)了實際物體的選擇性吸收的特性。 黑體輻射的基本定律 例題 p173 2/1/2023 26 材料工程基礎及設備媒體課件 ? 黑體的輻射特性：同溫度下，黑體發(fā)射熱輻射的能力最強，包括所有方向和所有波長； ? 真實物體表面的輻射能力低于同溫度下的黑體； ? 輻射率 (也稱為黑度 ) ? ： 相同溫度下，實際物體的半球 總輻射力與黑體半球總輻射力之比 : 4TEEEb ?? ?? 2/1/2023 27 材料工程基礎及設備媒體課件 灰體 △ 單色發(fā)射能力 Eλ ： W/m2 指：一定溫度下，單位時間，單位面積上，物體發(fā)射的某一波長的總能量。 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 23 材料工程基礎及設備媒體課件 (4)StefanBoltzmann定律 (第三個定律 )： 式中， σ= 108 w/(m2?K4)， 是 StefanBoltzmann常數(shù)。只與物體本身的情況有關，與外界的情況無關 ， 實驗測定 。 （４）定向輻射強度Ｉ ? ： 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 17 材料工程基礎及設備媒體課件 ? (1)斯蒂芬 stefan— 波爾茲曼 Boltzmann定律 ? Eb—— 絕對黑體輻射力， W/m2； T —— 黑體的熱力學溫度 K， σ —— 玻耳茲曼常數(shù)（黑體輻射常數(shù)），其值為 108 W/。 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 15 材料工程基礎及設備媒體課件 球面面積除以球半徑的平方稱為立體角 ，單位： sr(球面度 )。 dAdQE ? 黑體輻射的基本定律 2/1/2023 12 材料工程基礎及設備媒體課件 dAdQddAdQE??2??（２）單色輻射力 Eλ (W/m3) ： 單位時間內(nèi)，單位波長范圍內(nèi) (包含某一給定波長 )，物體單位表面積向半球空間發(fā)射的能量。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。 ２ .特點 ? a 任何物體只要溫度高于 0 K，就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射； 2/1/2023 4 材料工程基礎及設備媒體課件 熱輻射的基本概念 2/1/2023 5 材料工程基礎及設備媒體課件 熱輻射的基本概念 ２ .特點 ? b不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播； ? c 伴隨能量形式的轉變 ? d 具有強烈的方向性 ? e 輻射能與溫度和波長均有關； 2/1/2023 6 材料工程基礎及設備媒體課件 11?????????????????? trtr3. 物體對熱輻射的吸收、反射和穿透 吸收率absorptivity 透過率transmissivity 反射率reflectivity 熱輻射的基本概念 2/1/2023 7 材料工程基礎及設備媒體課件 對于大多數(shù)的固體和液體： 對于不含顆粒的氣體： 對于黑體： 鏡體或白體： 透明體： 1?? 1?? 1?? 1,0 ??? ??? 1,0 ??? ???1??? ??? 熱輻射的基本概念 2/1/2023 8 材料工程基礎及設備媒體課件 反射又分鏡反射和漫反射兩種 鏡反射 漫反射 熱輻射的基本概念 2/1/2023 9 材料工程基礎及設備媒體課件 、白體與黑體 ? 黑體：能全部吸收輻射能的物體 α =1； ? 白體：能全部反射輻射能的物體 ρ =1； ? 透熱體：能全部透過輻射能的物體 τ =1； ? 灰體：能以相同的吸收率 α ，吸收全部波長輻射能的物體。材料工程基礎及設備媒體課件 第三章 傳熱學 ?第一節(jié) 概述 ?第二節(jié) 熱傳導 ?第三節(jié) 對流傳熱 ?第四節(jié) 熱輻射 ?第五節(jié) 傳熱過程與換熱器 2/1/2023 1 材料工程基礎及設備媒體課件 第三章 傳熱學 第四節(jié) 熱輻射 2/1/2023 2 材料工程基礎及設備媒體課件 第三章 傳熱學 — 第四節(jié) 熱輻