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1、传热学,第九章 辐射换热计算,影响辐射换热的因素 1.表面温度 2.表面的几何特性（面积大小、形状） 3.表面间的相对位置 4.表面的辐射性质,辐射换热计算的研究方法辐射热阻法,第一节 黑表面间的辐射换热,一、任意位置两非凹黑表面间的辐射换热,1.两黑表面间的辐射换热:,微面积dA1投射到微面积dA2的辐射能:,根据兰贝特定律:,立体角的定义：,代入上式，得：,微面积dA1和dA2之间的辐射换热量:,黑表面A1和A2之间的辐射换热量:,同理可得微面积dA2投射到微面积dA1的辐射能:,微面积dA1对微面积dA2的角系数:,微面积dA1对表面积A2的角系数:,离开表面1落到表面2的角系数,角系数
2、离开表面的辐射能中直接落到另一表面的百分数,并不一定被吸收,2.角系数：,同理可得，表面积A2对表面积A1的角系数:,由两式得出:,角系数的互换性,仅和几何因素有关，与是否黑体无关，因而可适用于非黑体,表面积A1对表面积A2的角系数:,3.辐射空间热阻：,任意两黑表面间的辐射换热计算式:,将上式改写为：,辐射空间热阻,或,二、封闭空腔诸黑表面间的辐射换热,根据能量守恒定律，i表面向外发射的总能量应该等于 向所有表面投射的能量之和。,将上式两边同除以i，得到:,角系数的完整性,黑表面i与所有其他黑表面间的辐射换热量：,将上式简化为：,根据完整性：,根据互换性：,表面i发射的能量,诸黑表面向表面i
3、投射的能量,三个黑表面组成空腔 的辐射网络图,三、辐射换热的网络计算方法,画出辐射换热网络图,列出每个表面的辐射净热量方程,确定每两个表面间的角系数,方程组联立求解,重辐射面参与辐射过程中没有净热量交换的绝热表面,重辐射面的特点：将投射过来的辐射能全部反射回去，并且是将 空间某一方向投射来的能量，转到空间的另一个方向上去。,重辐射面在网络图上的处理方法：不和外源相连接，形成浮动节点,第二节 灰表面间的辐射换热,一、有效辐射,1.有效辐射：,有效辐射J 单位时间离开单位面积表面的总辐射能,表面1本身辐射,表面1投射辐射的反射,对于漫射灰表面，根据基尔霍夫定律：,代入上式消去G1，得：,辐射表面热
4、阻,表面1向外界的净传热量平衡关系式：,有效辐射与投射辐射之差,本身辐射与吸收辐射之差,2. 辐射表面热阻：,二、组成封闭腔的两灰表面间的辐射换热,1.辐射换热量计算式：,2.系统发射率：,式中：,系统发射率,3.三种常见情况的简化：,a.两无限大平行灰平壁：,b.空腔与内包壁面：,c.空腔与空腔内很小的内包壁面：,三、封闭空腔中诸灰表面间的辐射换热,画出辐射换热网络图,列出每个节点的热流平衡方程,确定每两个表面间的角系数,方程组联立求解,三灰表面节点方程组,三表面系统的两个特例,表面3为黑体,表面3为重辐射面,表面3无表面热阻， 直接连接外源,表面3不连接外源， 成为浮动节点,四、遮热板削弱
5、两表面间辐射换热的方法,未加遮热板时：,加遮热板时：,遮热板辐射 网络图,遮热板的例子,遮热罩式热电偶,水幕墙,进一步削弱辐射换热的措施,增加总辐射热阻中,两项，即减小遮热板两侧的发射率,常用材料：铝箔（管道外保温），镀银（保温瓶胆）,第三节 角系数的确定方法,一、积分法确定角系数,以微表面积dA1向与之平行的直径为D的圆A2辐射的 角系数为例，对角系数进行推导：,环形微元体面积：,两微面积法向与连线夹角：,两微面积距离：,由角系数表达式：,为便于计算，表面间不同相对位置的角系数制作成线图，见教材 图9-18（两平行长方形表面），图919（两同轴平行圆盘），图920（两垂直长方形）,二、代数法确定角系数线图应用范围的扩大,角系数的分解性,复杂情况下角系数的确定方法 在图918，919，920的基础上， 利用角系数三个特性，对适用范围进行拓展,角系数的互换性,角系数的完整性,角系数的分解性,第九章重点： 1.黑表面的辐射计算方法 2.灰表面的辐射计算方法 3.角系数的三个特性,谢谢观看,
