《精品工程类本科大三课件《传热学》传热-第9章-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品工程类本科大三课件《传热学》传热-第9章-2（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、b1b2 12 12 1 111,222 111 EE AA XA = + 两表面封闭空腔的辐射网络 8-2 被透热介质隔开的表面间的辐射换热 b1b2 12 12 1 111,222 111 EE AA XA = + 表面1为平面或凸表面 1,2 1X= 如果 12 AA () 1,21 1b1b2 AEE= 1b1b2 1,2 1 122 () 11 1 A EE A A = + 两块平行壁面构成的封闭空腔 b1b2 12 12 1 111,222 111 EE AA XA = + 12 AAA= 1,22,1 1XX= b1b2 12 () 11 1 A EE = + () 1,2b1b
2、2 AEE= 称为系统黑度 1,2 12 1 = 11 -1 + 8-3 多个漫灰表面封闭空腔内的辐射换热 封闭空腔内任意一个表面i 净损失的辐射热流量等 于该表面与所有表面交换的辐射热流量的代数和，即 b 1 ii i i ii EJ A = () , 1 N ii jij j AXJJ = = b, 1 1 () 1 n iii jij j i JEXJJ = = 或者直接根据表面i 的有效辐射的定义， b, 1 (1) n iiiii jj j JEXJ = =+ 9-21 三个表面组成 的封闭系统 9-22 三表面封闭腔的等 效网络图 A 画等效电路图； B 列出各节点的热流(电流)方
3、程组； C 求解方程组，以获得各个节点的有效辐射； D 利用公式: 计算每个表面的净辐 射热流量。 网络法的基本步骤如下： 1 bii i i ii EJ A = 三表面系统的两个特例: (a)一个表面为黑体 (b)一个表面绝热 2. 辐射换热的削弱-遮热板的原理 两个无限大平面组成的封闭系统 中间插入一个平板 12 1,2s12 = () 2 1 bb bb EE qEE 3 3 T 1,212 1 () 2 sbb qEE= 12 111 R AAA + 无遮热板 12 111 2R AAA + 加遮热板 （ ） 如果加n层同样 的遮热板，则辐 射热阻将增大n 倍 ( ) 1,21,2 1
4、 1 n n = + 8-5 气体辐射 1 气体辐射的基本特征 (1) 气体的辐射和吸收对波长具有选择性，不能视为 灰体 CO2 和和H2O的主要吸收光带的主要吸收光带 (2) 气体的发射和吸收均在整个容积当中进行 。 2 光谱辐射能在气体层中的传递 k称为光谱减弱系数，单位是m1 将上式在厚度S上积分 dx ,s ,0 ,s 0 ,s dLS L I k dx I = ,xx dIk Idx = ,0 k S S IIe = 贝尔定律（Beers law ） , ,x d x I I 单 色 穿 透 比 , ,s ,0 = Sk S I e I = ,s 1 e k S = 根据基尔霍夫定
5、律 ,s,s 1 e k S = ,0,0 exp() k S S IIeIk S = ,s,s +1 = 影响气体的光谱吸收比和光谱发射率因素 ： a. 气体的种类、压力、温度以及辐射波长; b. 热射线在气体中的行程S-射线程长 3. 射线平均行程S 的确定 3.6 V S A = V为气体容积，m3；A为包壁面积，m2。 教材表9 3 (1)气体的发射率 工程中广泛采用霍特尔（H. C. Hottel）提出的方 法进行计算。 影响因素:a. 气体的种类、压力、温度以及辐射波长; b.射线程长S gg (,)f TpS= 4. 水蒸汽、二氧化碳发射率、吸收比的经验决定图线 混合气体中水蒸气
6、的发射率： 22 H OgH O (,)f TpS = 222 H OH OH O C = 总压力为105Pa ，不考虑分压力 的单独影响。 为总压力不 等于105Pa及考 虑分压力单独影 响的修正系数。 2 H O C 图839 水蒸气的压力修正系数 混合气体中二氧化碳的发射率： 222 COCOCO C = 二氧化碳的压力修正系数 在燃烧产物中，一般二氧化碳和水蒸气并存， 混合气体的发射率可用下式计算 2222 gH OH OCOCO CC =+ 是考虑二氧化碳和水蒸气并存、光带重叠 、相互吸收而造成总发射率减小的修正量。 水蒸气和二氧化碳混合物相互吸收导致的修正量 (2) 气体的吸收比
7、气体的辐射和吸收对波长具有选择性 () 2 0.45 H Ogw /TT = () 2 wH Owg 2 H O ,/TpS TT () 2 0.65 COgw /TT = () 2 wCOwg 2 CO ,/TpS TT w T = Tw为气体包壳的壁面温度。 2222 gH OH OCOCO CC =+ 水蒸气和二氧化碳混合物的总吸收比(霍特尔): gg 5 气体与包壳间的辐射换热 包壳是黑体： 4444 gggwgggw qTTTT =（） 包壳是灰体： 44 wgggww qTT = 44 wgggw ()TT = 修正： ww (1)/2 = + 44 wgggw ()qTT = 气
8、体发射的 气体吸收的 第九章 小结 重点掌握以下内容： （1）角系数的概念及其计算方法； （4）气体辐射的特点、贝尔定律； （3）遮热板的原理； （2）辐射热阻的概念，辐射换热计算的 辐射网络法； （5）气体发射率和吸收比的计算方法，气体与包 壳间辐射换热的简化计算方法。 作业：958，962 1.如图所示，两漫灰同心圆球壳之间插入一同心辐 射遮热球壳，试问遮热球壳靠近外球壳还是靠近内球壳 时，球壳1和球壳2表面之间的辐射散热量大？ 2 1 3i 3o Eb1Eb2 J1 J2J3iJ3oEb3 1 1 1 1 A 11,3 1 i A X 3 33 1 A 2 22 1 A 3 33 1 A
9、 33 ,2 1 oo A X 2.一圆柱型空腔的直径为d =10 cm、 深度为l = 40 cm , 炉腔内壁面发射率为 = 0.2 ，空腔内壁面温度为727 。 试问: （1）单位时间内从空腔发射出多少辐射能？ （2）如果空腔所在的室内周围壁面温度为27 ， 单位时间内空腔的净辐射散热损失为多少？ （3）如果保持空腔的几何尺寸不变，将空腔设计 成发射率大于0.99的人工黑体腔，试问空腔内壁面的 发射率至少多大？ 解：（1）假设空腔开口为一温 度为0K的黑体表面2，则空腔内壁 面1与该黑体表面2间的辐射换热量 即为从空腔发射出的辐射能， 121 121 1 1112221 1112 0 1
10、1111 0 bbb EEE AA XAAA X = + () 2 2 2 2 0.1 0.00785m 44 d A = 2 2 1 0.1335m 4 d Adl =+= 44 1 1 1 1112 5.67 10 360.3W 111 0.21 0.1335 0.20.00785 1 T AA X = + （2）单位时间内空腔的净辐射散热损失 () 44 12 12 11 1 11121 1112 1111 bb TT EE AA XAA X = = + () 44 5.67103 357.3W 157.4 = 1 221 1 1 1112 11 b b E AE AA X = + 由上
11、式可解得 112221 A XA X= 2 0.99= 21 1X= 1 0.854 = (3) 依题意，设空腔内壁面的发射率至少为 ，则从空 腔口发射的辐射能为 3.预设计一个开口半径为r = 1cm、开口发射率为0.999 的球型人工黑体腔, 已知空腔内壁材料表面黑度为0.9 , 试确定黑体腔半径R的大小。 2 b E E = 解：根据发射率的定义， 2221 1 1 12 11 b b E A EAE AA = + 从人工黑体腔开口发射出去的辐射能为 式中E为人工黑体腔开口的辐射力， Eb为温度等于人工黑体腔温度的黑 体的辐射力。 2221 1 1 12 11 b b E A EAE A
12、A = + 2 2 11 1 1 11 A A = + () () () () 2 12 22 2 121 1 1 1 10.91 0.9991 1 410.9991 0.9111 1 Ar AR = 5.27 cmR = 可以看出，空腔的开口相对于空腔内表面积愈小，内 壁面发射率愈大，人工黑体愈接近于绝对黑体。 4.有两个薄金属板做成的长同心套管1、2，直径分 别为d1= 5cm和d2= 10cm，温度分别为t1200和t2 100，表面发射率均为0.8，如果忽略通过端部边缘和 周围环境的辐射交换，试求单位长度套管间的辐射换热 量；如果在两个套管间插入另一个直径为d3= 7.5cm、 同样长
13、度的薄金属管3，其表面发射率为0.05，并且保持 不变，则单位长度套管间的辐射换热量减少为多少？ 44 b1b212 1,2 1212 1 111,2221 111,222 844 () 111111 5.67 10 (473373 ) 1 0.811 0.8 0.05 0.80.05 10.1 0.8 198.8 W/m EETT AA XAAA XA = + = + = 解：插入薄金属管前 插入薄金属管后 b1b2 12 3312 1 111,3333333,222 111111 EE AA XAAA XA = + 844 5.67 10(473373 ) 1 0.811 0.0511 0.8 2 0.05 0.80.05 10.075 0.050.075 10.1 0.8 9.99 W/m = + + =
