《辐射换热的计算》PPT课件

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1、第八章辐射换热的计算一、角系数的概念1.定义角系数(Shapefactor)：表面1发出的辐射能中落到表面2上的分额，称为表面1对表面2的角系数，记为X1，2。由定义知1-21，X1，21一般X1，2≠X2，1计算式§8-1角系数的定义、性质及计算两个微元表面dA1和dA2，则表面dA1发出的能量如果表面dA1是漫射表面（满足Lambert’sLaw）同理可见微元对表面表面对微元同理同理如果表面1为漫射表面，且定向辐射强度不随位置而变二式比较表面对表面同理二式比较二个条件：漫射，L均匀分布

2、黑体和灰体都满足实际物体当灰体，这样处理误差不大此时，角系数只是几何量12122.几个特殊位置的角系数同一平面上的两个表面x1.2=x2.1=0两个无限大平板x1.2=x2.1=1两个互相看不见的表面x1.2=x2.1=03.角系数的性质①相对性在推导角系数的计算公式时已经得到②完整性由能量守恒两端除以1，则③分解性：现将表面1分成n个面，上式可以写成以上公式要记住由角系数的相对性代入，则即有两个物体1和2构成得封闭系统，做任意2’、2”等，恰好盖住物体2，则二、角系数的计算1.代数法代数法是以

3、角系数的性质为基础的。例：三个非凹表面构成的封闭系统，如图完整性：相对性：六个方程六个未知数可解得：例：任意两个不相交非凹表面，如图做辅助线ac，bd由完整性或再作辅助线ad、bc，则成为两个三表面封闭系统。于是如z=0可以用代数法，否则可以辅助面或用别的方法，如积分法2.积分法直接用角系数的公式进行积分得出。此法太烦，有人做成图表，供查阅P270、271图代数法的局限性：n个面封闭系统（可做辅助假象面使它变成封闭系统）角系数个数n2相对性可解列出方程面1：n-1个；面2：n-2个；方程数完整

4、性共可列n个方程系统中有p个非凹面，r/2对面是互相遮盖的3.查图法（资料）将常见结构做成图以便查阅（角系数手册）。例：求出半球各表面间的角系数解：共有几个角系数X1.1X1.2X1.3X2.1X2.2X2.3X3.1X3.2X3.3其中X1.1=X1.2=X2.1=X2.2=0X1.3=X2.3=1由相对性：例题8-1用代数法确定图中的锅炉炉膛内火焰对水冷壁管的辐射角系数。解：三非凹面构成的封闭系统计算火焰对水冷壁管的角系数X：将这些关系式代入上式得所以例题8-2：试确定图8-15的表面1对表面2

5、的角系数。求X1.2但不能直接用，交换一下由相对性知先查一、黑体间的辐射换热表面1发出的能量为12到达表面2的能量为黑体表面2将吸收这些热量同理，表面1吸收来自表面2的热量为净交换热量由角系数的相对性热电比拟：空间辐射热阻geometricresistance§8-2被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热工程上常常将实际物体看成为灰体，所以本节讨论的方法可用于工程计算1.投入辐射(irradiation)：单位时间内投射到表面的单位面积上的总辐射能，记为G。由图得：2.有效辐射(radiaosity

6、)：单位时间内离开表面的单位面积的总辐射能，记为J。表面1失热消去G解得二、被透热介质隔开的两表面构成封闭系统的辐射换热乘以表面积改写成热电比拟：表面辐射热阻surfaceresistance表面1，2间的辐射换热量空间辐射热阻geometricresistance系统中只有两个表面，故解出——系统黑度1.表面1非凹，X1,2=1暖器、管道与房间2.表面1非凹，X1,2=1，且A1/A21无限大平板，保温瓶胆3.表面1非凹，X1,2=1，且A1/A20大空间的管道、小物体、热电偶三、几个特例四、

7、辐射换热网络图thermalcircuit空间热阻表面热阻表面热阻例题8-3液氧储存容器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度tw1=20℃，内壁外表面温度tw2=-183℃，镀银壁的发射率ε=0.02,试计算由于辐射换热每单位面积容器壁的吸入热量。解：因容器夹层的间隙很小，可认为属于无限大平行表面间的辐射换热问题。超级保温材料？例题8-4一根直径d=50mm，长度l=8m的钢管，被置于横断面为0.2m0.2m的砖槽道内。若钢管温度和发射率分别为t1=250℃，ε1=0.79，砖槽壁面温度和发射率分

8、别为t2=27℃，ε2=0.93，试计算该钢管辐射热损失。解：因表面1非凹，可直接应用式(8-15)计算钢管的辐射热损失例题8-5一直径d=0.75m的圆筒形埋地式加热炉采用电加热方法加热，如图。在操作过程中需要将炉子顶盖移去一段时间，设此时筒身温度为500K，筒底为650K。环境温度为300K，试计算顶盖移去其间单位时间内的热损失。设筒身及底面均可作为黑体。据角系数图，再据相对性得解：从加热炉的侧壁与底面通过顶部开口散失到厂房中的辐射热量几乎全被厂房中物体吸收，返回