《工学传热学》ppt课件

《《工学传热学》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章热辐射基础§6-1热辐射的基本概念§6-2黑体辐射和吸收的基本性质§6-3实际物体的辐射和吸收9/7/20211§6-1热辐射的基本概念热辐射在机理上与导热、热对流有根本的不同。导热与热对流是由于物质微观粒子的热运动和物体的宏观运动所造成的能量转移。热辐射是由于物质的电磁运动所引起的能量的传递。9/7/202121.热辐射特点(1)定义：辐射是物体由于受热、电子撞击、光的照射或发生化学反应等，物体内的分子、原子或电子就会受到激动或振动，产生各种能级的跃迁，导致物体发出电磁波向空间传递能量。由于热的原因而产生的电磁波辐射称为热辐射。9/7/20213(2)特点：

2、a、不依靠物体的直接接触，可以在真空中传播；b、伴随能量形式的两次转变，内能-电磁波能-内能；物体总是不断地把热能变化辐射能，向外发出热辐射。同时，物体也不断地吸收周围物体投射到它上面的热辐射，并把吸收的辐射能重新转变成热能。辐射换热就是指物体之间相互辐射和吸收的总效果。一个物体如果与另一个物体相互能够看得见，那么它们之间就会发生辐射热交换。c、任何物体，只要温度高于0K，就会不停地向周围空间发出热辐射。9/7/20214电磁波的波长范围很广，从长达数百米的无线电波到小于10-14米的宇宙射线。在工业上所遇到的温度范围内（2000K以下），最感兴趣的是波长约从0.3

3、8μm到0.76μm的可见光和波长从可见光谱的红端之外延伸到1000μm的红外线。热辐射：1×10-1～1×103μm可见光：0.38～0.76μm红外光：＞0.76μm0.76～25μm近红外区＞25μm远红外区9/7/202152.物体对热辐射的吸收、反射和透射分别反映了物体吸收、反射和透射辐射能的能力。当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和穿透。9/7/20216对于大多数的固体和液体：固体和液体上的热辐射是表面辐射对于不含颗粒的气体：气体的热辐射是容积辐射9/7/20217黑体白体或镜体透明体121=2反射又分镜反射（高度磨光

4、的金属板）和漫反射两种由于不同物体的吸收比、反射比和透射比因具体条件不同差别很大，给热辐射的计算带来很大困难。为了使问题简化，我们定义了一些理想物体。9/7/20218选用吸收比小于1的材料制造一个空腔，并在空腔壁面上开一个小孔，再设法使空腔壁面保持均匀的温度。这时空腔上的小孔就具有黑体辐射的特性。黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。9/7/20219若小孔占内壁面积小于0.6%，当内壁吸收比为0.6时，小孔的吸收比可大于0.996。黑体将所有投射在它上面的一切波长和所有方向

5、上的辐射能全部吸收，在所有物体之中，它吸收热辐射的能力最强。9/7/202110§6-2黑体辐射和吸收的基本性质1辐射力①总辐射力辐射力也称全色辐射力，其定义为单位时间单位辐射面积向半球空间辐射出去的一切波长的辐射能量。用来表征物体发射能力的大小。E为辐射力，其单位为W/m2；dQ为微元面积dA向半球空间辐射出去的总辐射能。dAdQ9/7/202111②单色辐射力单色辐射力被定义为单位时间单位辐射面积向半球空间辐射出去的某一波长范围的辐射能量，用来描述辐射能量随波长的分布特征。Eλ为物体表面的单色辐射力,其单位为W/m3；dQλ为微元面积dA向半球空间辐射出去的某一

6、波长的辐射能；λ为热射线的波长，单位为m。辐射力和单色辐射力之间的关系:dAdQλ9/7/202112③方向辐射力方向辐射力是定义来描述物体表面辐射能量在半球空间中的分布特征，其定义为单位时间单位辐射面积向半球空间中某一个方向上单位立体角内辐射的所有波长的辐射能量。为微元立体角dAdfrdφ9/7/202113为微元立体角，单位为sr（球面度）；df为空间中的微元面积；r为该面积与发射点之间的距离。立体角的概念：空间中的面相对于某一点所张开的空间角度的大小。其定义为：由于半球面积为2πr2,故半球面对球心所张开的立体角9/7/202114在球坐标系中，如图所示，按几

7、何关系有其单位为W/(m2sr)。dθdφdfφθn球坐标系中的立体角r9/7/202115④单色方向辐射力其定义为单位时间单位辐射面积向半球空间中某一个方向上单位立体角内辐射的某一波长的辐射能量。dAdfrdφ其单位为W/(m3sr)。9/7/2021169/7/202117⑤辐射强度由于处于不同的空间位置所能看见的辐射面积是变化的，也就是随着φ角的增大，辐射面积在该方向上的可见面积（投影面积）就越小。dAcosφdAφndω辐射强度的定义图定义辐射强度，用以表示单位时间在某一辐射方向上的单位可见辐射面积向该方向单位立体角内辐射的所有波长的辐射能。9/7/20