传热学课件 第八章 辐射传热.ppt

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1、第八章辐射传热RadiationHeatTransfer1§8-1热辐射的基本概念绪论中我们讲过，辐射是热量传递的三种基本方式之一。教科书的安排方法是分别介绍导热、对流和辐射，然后再将它们综合在一起。在工农业生产和日常，生活中有大量的辐射问题。锅炉炉膛主要是辐射传热。除了烟气温读较低的空气预热器以外，其余各受热面的传热计算都要考虑辐射传热。如锅炉运行时的汽温特性、暖气、太阳能等。2辐射(Radiation)：以电磁波传递能量的过程。热辐射(ThermalRadiation)：由于热的原因而发生的辐射。一、热辐射及

2、其本质辐射是电磁波，它就由一般电磁波的共性，即它是一光速在空间传播的。有下列关系成立：式中：C—速度f—频率—波长3Cosmicraysupto410-7mGammarays410-7to1.410-4mX-rays110-5to210-2mUltravioletrays110-2to3.910-4mVisiblelight0.38to0.76mInfraredrays0.76to1000mRadioand1000to21010mHertzianwavesHeatrays0.1to

3、100m二、电磁波谱(Electromagneticspectrum)4如图所示，热辐射，0.1—100µm；可见光，0.38—0.76µm。地球上大部分物体<2000K0.38-100µm大部分在0.76-20µm太阳5762K的黑体在0.2---2µm0.76---20µm为红外线区域近红外线(Nearinfrared)远红外线(Farinfrared)。5三、热辐射的吸收、穿透和反射光辐射大家是熟悉的。当一束光投在一物体上后，一部分被吸收，一部分被反射，还有一部分穿过物体。热辐射也有同样的性质。投射辐射(

4、IncidentradiationorIrradiation)为Q,如图，其中：吸收：Qα反射：Qρ穿透：Qτ由热力学第一定律：或：Q6固体、液体：当辐射能进入其表面后，在极短的距离内就被吸收完了。金属导体，这个距离只有1微米的量级。大多数非导电材料，这个距离小于1毫米。而是用工程材料都大于这个数值，故可以认为固体和液体的τ=0，于是：则：吸收比(率)absorptivity反射比(率)reflectivity穿透比(率)transmissivity7反射现象也同光一样，有镜面反射和漫反射之分，镜面反射：入射角=

5、反射角，表面粗糙度<波长漫反射：表面粗糙度>波长气体：当辐射投在气体上，它几乎没有反射能力，故可以认为ρ=0，于是固体，液体对辐射的吸收和反射都是在表面上进行的，而不涉及其内部，故表面的状况对辐射的影响是至关重要的。玻璃？气体的辐射和吸收都是在内部进行的，表面形状则无关紧要。89四、理想辐射模型黑体不是黑色物体黑体，镜体和透明体并不存在。人工可以制造十分接近黑体(内表面6%的小孔，α≈0.996)的模型。黑体如同不可压流体、可逆循环等一样，是一种理想化的研究方法。黑体(perfectblackbody)理想的反射

6、体（perfectreflector)镜体(specular)白体(diffuseperfectreflector)透明体(transparentmedia)10§8-2黑体辐射基本定律(BlackBodyRadiation)1.辐射力(EmissivePower)：单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能量(W/m2)。一、基本概念半球空间：dA辐射是向着它的上方各个方向的。如在上方做个半球，则dA发出的辐射能全部要通过这个半球空间，所以我们称dA以上的空间为半球空间。11(Mon

7、ochromaticEmissivePowerorSpectralEmissivePower)：单位面积辐射体在单位时间内向半球空间发射的波长为λ(+dλ区间)的能量。为曲线下的总面积。如图2.光谱辐射力12(BasicLawforBlackBodyRadiation)黑体辐射的理论是建立在如下几个基本定律基础上的，即：普朗克(Plank)定律(1900)维恩位移(Wien‘sdisplacement)定律；(1893热力学理论得出）斯忒藩-波尔兹曼(Stefan-Boltzman)定律（1879实验，1884热

8、力学理论）兰贝特(Lambert)定律。二：黑体辐射的基本定律131.Plank’sLaw(1900)：黑体得辐射实验前人得工作紫外灾变Plank’sLawEbλ--光谱辐射力,W/m3；λ--波长,m；T--黑体热力学温度,K；e--自然对数的底；c1---第一辐射常量,3.742×10-16W·m2；c2---第二辐射常量,1.438×10-2m·K。Planck认为