传热学53-第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性ppt课件.ppt

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1、第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性1第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性主要内容7-1热辐射的基本概念7-2黑体辐射的基本定律7-3实际固体和液体的辐射特性7-4实际物体的吸收比与基尔霍夫定律2第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性意义和目的意义：热辐射是热量传递的三种基本方式之一，在许多领域中具有重要应用。日常生活中也随处可见热辐射的例子。3第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性由于太空的超真空环境是天然的热绝缘体，使其高温外壁不易冷却，而辐射几乎是唯一的散热方式人体与墙壁间的传热方式主要是辐射4第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性人体辐射散热太阳能热水器是典型的利用辐射换热原理5第七

2、章热辐射基本定律及物体的辐射特性意义和目的目的：(1)认识热辐射的性质；(2)掌握表面热辐射的基本传递规律；(3)了解气体辐射的过程(4)掌握热辐射换热的基本研究方法6第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性§7-1热辐射的基本概念热辐射特点(1)定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量；(2)特点：a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；b可以在真空中传播；c伴随能量形式的转变；d具有强烈的方向性；e辐射能与温度和波长均有关；f发射辐射取决于温度的4次方。7第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性电磁辐射包含了多种形式，如图7-1所示，而我们所感兴趣的，即工业上有实际意

3、义的热辐射区域一般为0.1~100μm。电磁波的传播速度：c=fλf—频率，s-1;λ—波长，μm2.电磁波谱8第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性电磁辐射波谱图7-1可见光的波长范围:0.38~0.769第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性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，如图7-2所示。3.物体对热辐射的吸收、反射和穿透图7.2物体对热辐射的吸收反射和穿透10第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性对于大多数的固体和液体：对于不含颗粒的气体：对于黑体：镜体或白体：透明体：11第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性反射又分镜反射和漫反射两种图7-3镜反射图7-

4、4漫反射12第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性§7-2黑体辐射的基本定律黑体概念黑体：是指能吸收投入到其表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。图7-5黑体模型13第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性辐射力E：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。(W/m2)；光谱辐射力Eλ：单位时间内，单位波长范围内(包含某一给定波长)，物体的单位表面积向半球空间发射的能量。(W/m3)；2.热辐射能量的表示方法14第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性显然，E和Eλ之间具有如下关系：黑体一般采用下标b表示，如黑

5、体的辐射力为Eb，黑体的光谱辐射力为EbλE、Eλ关系15第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性黑体辐射的三个基本定律及相关性质式中，λ—波长，m；T—黑体温度，K；c1—第一辐射常数，3.742×10-16Wm2；c2—第二辐射常数，1.4388×10-2WK；Planck定律(第一个定律)：16第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性图7-6Planck定律的图示图7-6是根据上式描绘的黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系。λm与T的关系由Wien位移定律给出，Planck定律的图示最大光谱辐射力的波长17第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性(2)Stefan-Boltzmann定律(第

6、二个定律)：式中，σ=5.67×10-8w/(m2K4)，是Stefan-Boltzmann常数。18第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性黑体在波长λ1和λ2区段内所发射的辐射力，如图7-7所示：图7-7特定波长区段内的黑体辐射力(3)黑体辐射函数19第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性黑体辐射函数:为黑体辐射函数其中20第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性单位时间内黑体单位面积所辐射的能量:表7-121第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性定义：球面面积除以球半径的平方称为立体角，单位：sr(球面度)，如图7-8和7-9所示：(4)立体角22第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性图7-8立

7、体角定义图立体角定义图计算微元立体角的几何关系23第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性定义：单位时间内，单位可见辐射面积辐射出去的落在单位立体角内的辐射能量称为定向辐射强度。(5)定向辐射强度L(,)：定向辐射强度的定义图为辐射能量24第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性它说明黑体的辐射能在空间不同方向的分布是不同的.随天顶角呈余弦规律变化，法线方向最大,切线方向为零.见右图，因此，Lambert定律也称为余弦定律