【正文】 bert定律圖示 ??? LLE ??? ? ?? dc o s2沿半球方向積分上式，可獲得了半球輻射強(qiáng)度 E: 167。 (3)黑體輻射函數(shù) 黑體在波長(zhǎng) λ 1和 λ 2區(qū)段內(nèi)所發(fā)射的輻射力，如圖： 圖 特定波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)的 黑體輻射力 定義：球面面積除以球半徑的平方稱為立體角 ， 單位：sr(球面度 )， 如圖 ： ??? dds i ndd 2 ???rA c(4)立體角 黑體輻射函數(shù) : )()(1112)0()0(00440)(1212212121TfTfFFdEdETdETdEdEFbbbbbbbb?????????????????????????????????????????? ?????圖 68 立體角定義圖 圖 69 計(jì)算微元立體角的幾何關(guān)系 定義： 單位時(shí)間內(nèi)，物體在垂直發(fā)射方向的單位面積上，在單位立體角內(nèi)發(fā)射的一切波長(zhǎng)的能量，參見圖 。 (W/m3)； E、 Eλ關(guān)系 : 顯然， E和 Eλ之間具有如下關(guān)系： ?? dEE ??? 0黑體一般采用下標(biāo) b表示，如黑體的輻射力為 Eb，黑體的 光譜輻射力 為 Ebλ 1)(512 ???Tcb ecE???式中， λ — 波長(zhǎng)， m ； T — 黑體溫度， K ； c1 — 第一輻射常數(shù)， 1016 W?m2； c2 — 第二輻射常數(shù)， 102 W?K； (1)Planck定律 (第一個(gè)定律 )： 圖 黑體光譜輻射力隨波長(zhǎng)和溫度的依變關(guān)系。 62 黑體輻射的基本定律 輻射力 E： 單位時(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長(zhǎng)的能量總和。但卻可以人 工制造出近似的人工黑體。 λ— 波長(zhǎng)， μm 電 磁 輻 射 波 譜 圖 61 當(dāng)熱輻射投射到物體表面上時(shí)，一般會(huì)發(fā)生三種現(xiàn)象，即吸收、反射和穿透，如圖 。 2. 電磁波譜 電磁輻射包含了多種形式，如圖 ，而我們所感興趣的，即工業(yè)上有實(shí)際意義的熱輻射區(qū)域一般為 ~100μ m。 第六章 熱輻射及輻射換熱 167。 61 熱輻射的基本概念 1. 熱輻射特點(diǎn) (1) 定義 ：由熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞的能量； (2) 特點(diǎn) ： a 任何物體，只要溫度高于 0 K，就會(huì)不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射； b 可以在真空中傳播； c 伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變； d 具有強(qiáng)烈的方向性； e 輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)； f 發(fā)射輻射取決于溫度的 4次方。 電磁波的傳播速度： c = fλ 式中： f — 頻率， s1。 11??????????????????????3. 物體對(duì)熱輻射的吸收、反射和穿透 圖 的吸收反射和穿透 對(duì)于大多數(shù)的固體和液體： 對(duì)于不含顆粒的氣體： 對(duì)于黑體： 鏡體或白體： 1??1??1??1,0 ??? ???1,0 ??? ???透明體： 反射又分鏡反射和漫反射兩種 圖 63 鏡反射 圖 64 漫反射 黑體： 是指能吸收投入到其面 上的所有熱輻射能的物體，是 一種科學(xué)假想的物體，現(xiàn)實(shí)生 活中是不存在的。 圖 65 黑體模型 167。 (W/m2)； 光譜輻射力 Eλ ： 單位時(shí)間內(nèi)，單位波長(zhǎng)范圍內(nèi) (包含某一給定波長(zhǎng) )，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的能量。 λ m與 T 的關(guān)系由 Wien位移定律給出， KmTm ??? ? ? 圖 66 Planck 定律的圖示 (2)StefanBoltzmann定律 (第二個(gè)定律 )： ??? 21?? ? ?dEE bb40 )(510 12 TdecdEETcbb ?????? ???? ??? ??式中， σ= 108 w/(m2?K4)，是 StefanBoltzmann常數(shù)。 ???dc osd),(d),(?????AL(5) 定向輻射強(qiáng)度 L(?,? )： 圖 610 定向輻射強(qiáng)度 的定義圖 (6) Lambert 定律 (黑體輻射的第 三個(gè)基本定律 ) ??? c osdd ),(d LA ???它說明黑體的定向輻射力隨天頂角?呈余弦規(guī)律變化，見圖 611，因此， Lambert定律也稱為余弦定律。 63 實(shí)際固體和液體的輻射特性 1 發(fā)射率 ? 前面定義了黑體的發(fā)射特性：同溫度下，黑體發(fā)射熱輻射的能力最強(qiáng)，包括所有方向和所有波長(zhǎng)； ? 真實(shí)物體表面的發(fā)射能力低于同溫度下的黑體； ? 因此，定義了發(fā)射率 (也稱為黑度 ) ? ：相同溫度下，實(shí)際物體的半球總輻射力與黑體半球總輻射力之比 : 4TEEEb ?? ??上面公式只是針對(duì)方向和光譜平均的情況，但實(shí)際上，真實(shí)表面的發(fā)射能力是隨方向和光譜變化的。 圖 615 幾種金屬導(dǎo)體在不同方向上的定向發(fā)射率?(? )(t=150℃ ) 圖 616 幾種非導(dǎo)電體材料在不同方向上的定向發(fā)射率?(? )(t=0~℃ ) 前面講過 ， 黑體 、 灰體 、 白體等都是理想物體 ， 而實(shí)際物體的輻射特性并不完全與這些理想物體相同 ， 比如 ，(1)實(shí)際物體的輻射力與黑體和灰體的輻射力的差別見圖 614； (2) 實(shí)際物體的輻射力并不完全與熱力學(xué)溫度的四次方成正比； (3) 實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度也不嚴(yán)格遵守 Lambert定律 ， 等等 。 在工程上一般都將真實(shí)表面假設(shè)為漫發(fā)射面 。雖然實(shí)際物體的定向發(fā)射率并不完全符合 Lambert定律，但仍然近似地認(rèn)為大多數(shù)工程材料服從 Lambert定律，這有許多原因； 、表面溫度和表面狀況。 167。 Semitransparent medium Absorptivity deals with what happens to _______________________________, while emissivity deals with _____________________ 1. 投入輻射 ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)投射到單位表面積上的總輻射能 2. 選擇性吸收 ：投入輻射本身具有光譜特性，因此，實(shí)際 物體對(duì)投入輻射的吸收能力也根據(jù)其波長(zhǎng)的不同而變 化，這叫選擇性吸收 3. 吸收比 ：物體對(duì)投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)，通常用 ?表 示 ，即 )( 投入輻射投入的能量吸收的能量??首先介紹幾個(gè)概念： (4) 光譜吸收比 ：物體對(duì)某一特定波長(zhǎng)的輻射能所吸收的百分?jǐn)?shù)，也叫單色吸收比。 能量投入的某一特定波長(zhǎng)的能量吸收的某一特定波長(zhǎng)的?),(1T??圖 618分別給出了室溫下幾種材料的光譜吸收比同波長(zhǎng)的關(guān)系。此時(shí)，不管投入輻射的分布如何，吸收比 ?都是同一個(gè)常數(shù)。設(shè)下標(biāo) 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