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1、4.5 辐射传热 4.5.1 辐射传热基本概念 (1) 热辐射,物体以电磁波的形式向外发射能量的过程,称为热辐射。 一定波长内 (0.4-40m，主要是可见光和红外光)，具有热效应。,* 以电磁波形式传播，不需要任何介质进行传递。 * 两次能量形式转化: 内能1 电磁波能内能2。 * 热辐射可穿越真空，但对流、热传导不能。,具有反射、折射和吸收的特性； 服从光的反射、折射定律； 能在均一介质中作直线传播。,(2) 特点,(3) 辐射传热的特性,吸收率 反射率 透射率,黑体：能全部吸收辐射能的物体 A=1； 白体：能全部反射辐射能的物体 R=1； 透热体：能全部透过辐射能的物体 D=1； 灰体：
2、能以相同的吸收率A， 吸收全部波长辐射能的物体。 工业上，多数物体都可近似视为灰体(A相差不大)。,辐射能的吸收、反射和透射,4.5.2 发射能力和辐射基本定律 (1) 发射能力 E (辐射能力) W/m2,指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体所能发射出的全部波长的总能量。,指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体发射的某一波长的总能量。,单色发射能力 E：W/m2,黑体的发射能力 E0：, 斯蒂芬-波尔茨曼定律 表明黑体的发射能力与温度的关系。,灰体的发射能力,C：灰体的发射系数 CC0 C = f(物性、温度、表面),实验证明：,表明：灰体接近黑体的程度， 值由实验测定。,黑度（发
3、射率）,克希霍夫定律,设：A-灰体 B-黑体 A发射辐射能全部被B吸收。 B发射辐射能： 部分被A吸收 - ； 部分被A反射 - ；,热平衡时，对灰体而言：,说明： 对任何物体，发射能力和吸收率比值为常数， 且等于同温度下，黑体的发射能力。,说明：同温度下，任一物体吸收率等于黑度。,4. 5. 3 固体表面间的辐射传热 化工生产中常遇到的固体壁面可按灰体处理； 辐射在固体表面进行。,两无限大平壁间辐射 有效辐射：,：角系数 (总能量被壁面拦截分率)。 =f (两壁面形状，大小，相对位置，距离等）,4.5.4 气体的热辐射,气体：单、对称双原子气体（H2、O2、空气） 近似透热体，无吸收、发射能
4、力 多原子气体(CO2、H2O蒸汽) 高温时具有很强发射和吸收能力。 气体热辐射特点： * 选择性 只发射和吸收某一波长范围的辐射能； * 容积辐射特性 吸收和发射在整个体积内进行。 气体发射能力：,同时存在两种以上传热方式的综合传热现象。 例：设备表面的热损失，对流 + 热辐射 间壁换热过程中，对流 + 导热 (2) 设备热损失计算,4.5.5 复合传热与设备热损失的计算 (1) 复合传热,热损失：,经验关联式： 空气自然对流时， 平壁保温层外 ： 圆管保温层外 ：,空气沿粗糙表面强制对流时，,空气流速 u5m/s,hT=6.2+4.2u,空气流速 u5m/s,hT=7.8u0.78,(3) 绝热层的临界半径,设稳态传热，管道外表面与环境间热损失为：,增加绝热层厚度，热损失一定减小。,增加绝热层厚度，热损失可能增加，,保温层的选择：,对需保温的管子，ri一定。如果要满足保温条件， 应从、hT两方面考虑，选择合适的保温层材质。,绝热层的临界厚度为：,圆管外的保温,
