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1、2024年7月27日第三章第三章 传热传热一、基本概念和定律一、基本概念和定律二、两固体间的辐射传热二、两固体间的辐射传热三、对流和辐射的联合传三、对流和辐射的联合传热热第六节第六节 辐射传热辐射传热2024年7月27日一、基本概念一、基本概念和定律和定律1 1、热辐射、热辐射 热辐射 :物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射 辐射传热 : 不同物体间相互辐射和吸收能量的综合过程2 2、热射线、热射线 热射线 : 可见光线和红外光线统称为热射线服从反射定律和折射定律 能在均一介质中作直线传播 在真空和大多数的气体(惰性气体和对称的双原子气体)中热射线可以完全透过 2024年7月27日3 3、
2、热辐射对物体的作用、热辐射对物体的作用 A=QA/Q 物体的吸收率 R=QR/Q 物体的反射率 D=QD/Q 物体的透过率 2024年7月27日 4 4、黑体、镜体、透热体和灰体、黑体、镜体、透热体和灰体 黑体(绝对黑体): 能全部吸收辐射能的物体,即A=1的物体 镜体(绝对白体): 能全部反射辐射能的物体,即R=1的物体 透热体 :能透过全部辐射能的物体,即D=1的物体 灰体 : 能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体 灰体的特点:灰体的特点: 它的吸收率A不随辐射线的波长而变。 它不是透热体,即A+R=1,D=0。 2024年7月27日5 5、物体的发射能力、物体的发射能力-斯帝芬斯帝
3、芬- -波尔茨曼定律波尔茨曼定律物体发射能力:物体在一定的温度下,单位表面积、单位时间内所发射的全部波长的总能量。用E E表示,单位:W/m2。单色辐射能力:单位表面积、单位时间内的发射某一特定波长的能力。2024年7月27日 绝对黑体的单色发射能力E0随波长的变化的规律 :2024年7月27日当=0时,单色发射能力E0均等于零;波长增加时,单色发射能力也随之增加,达到一最高值后 ,E0又随的增加而减小; =时,又回到零。黑体的发射能力 斯蒂芬斯蒂芬-波尔茨曼定律波尔茨曼定律 2024年7月27日黑体的发射常数或斯蒂芬-波尔茨曼常数 黑体的发射系数 绝对黑体的发射能力和绝对温度的四次方成正比。
4、灰体的发射能力E :C:灰体的发射系数,取决于物体性质、表面情况和温度。 2024年7月27日黑度(发射率):同一温度下,灰体的发射能力与黑体发射能力的比值6 6、克希霍夫定律、克希霍夫定律 2024年7月27日克希霍夫定律克希霍夫定律 一切物体的发射能力与其吸收率的比值均相等,且等于同温度下的绝对黑体的发射能力,其值只与温度有关。 由 和 在同一温度下,物体的吸收率和黑度在数值上相等。表示灰体发射能力占黑体发射能力的分数A为外界投射来的辐射能被物体吸收的分数 2024年7月27日二、两固体间的相互辐射二、两固体间的相互辐射 1 1、 两无限大平行灰体壁面之间的相互辐射两无限大平行灰体壁面之间
5、的相互辐射 从壁面1辐射和反射的能量之和E12024年7月27日2024年7月27日同理,从壁面2辐射和反射的能量之和E22024年7月27日2024年7月27日C1-2总发射系数 2024年7月27日在面积均为S相距很小的平行面间的辐射传热速率为: 当两平行壁面间距离与表面积相比不是很小时 ,辐射传热速率应写为: 2024年7月27日 C1-2:物体1对物体2的总发射系数,取决于壁面的性质和两个壁面的几何因素。 例:车间内有一高和宽各为3m的铸铁炉门,其温度为227,室内温度为27。为了减少热损失,在炉门前50mm处设置一块尺寸和炉门相同的而黑度为0.11的铝板,试求放置铝板前、后因辐射而损
6、失的热量。 :几何因子或角度系数,表示从辐射面积S所发射出的能量为另一物体表面所拦截的分数。数值与两表面的形状、大小、相互位置以及距离有关。 2024年7月27日解:解:(1)放置铝板前因辐射损失的热量取铸铁的黑度为2024年7月27日(2)放置铝板后因辐射损失的热量用下标1、2和i分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的温度为TiK,则铝板向房间辐射的热量为:2024年7月27日式中: 炉门对铝板的辐射传热可视为两无限大平板之间的传热,故放置铝板后因辐射损失的热量为:2024年7月27日式中:当传热达到稳定时,2024年7月27日放置铝板后因辐射的热损失减少百分率为:结论:结论:设置隔热挡板是减少辐射散热的有效方法,而且挡板材料的黑度愈低,挡板的层数愈多,则热损失愈少。2024年7月27日三、辐射、对流联合传热三、辐射、对流联合传热 设备的热损失等于对流传热和辐射传热之和 。由于对流散失的热量 :由于辐射而散失的热量 :设备向大气辐射传热, 2024年7月27日改成对流传热系数的形式 辐射传热系数 2024年7月27日 总热损失量为: 对流辐射联合传热系数 对于有保温层的设备、管道等,外面对周围环境的对流、辐射联合传热系数可用近似公式估算。