两灰体表面间的辐射传热类型

《两灰体表面间的辐射传热类型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、两灰体表面间的辐射传热类型冶金工程www.yejinye.com工业设备中常遇到的表面辐射多为冶金工程两固体壁面之间的辐射，而大多数工程材料都可视为灰体，故我们以下着重讨论两灰体表面间的辐射传热。(一)角度系数固体表面之间因温度不同而进行辐射传热，除了与温度及黑度等物理性质有关外，还与物体的形状、大小和它们在空间所处的相对位置有关。为此，引入角度系数的概念。角度系数是指一物体表面所发射的辐射能量投射到另一物体表面上的能量占其发射总能量的分数，称为第一物体对第二物的辐射角度系数，简称角度系数，用"2表示。若A1面发射的辐射能量为E1A1，其中投射到另一表面A2上的辐射能量为卩12

2、，则A1面对A$面的角度系数"2为同理A$面对A1面的角度系数为若两表面服从兰贝特定律，则通过理论推导可得式（1-3-142)称为互换性原理。对若干个任意表面组成的封闭辐射系统，其中的任一表面发射的辐射能量必定按照不同的分率全部投射到封闭系统的各个表面上。依能量守恒定律则有：此式称为完整性原理。由角度系数的定义及上述互换性原理和完整性原理，可用代数法求得由两表面构成的些简单封闭体系的角度系数(见表1-3-11)。表1-3-11—些简单封闭体系的角度系数两表面形状及位置示。两无限大平面可自见面A2与不可自见面A1两个可自见面其他情况下的角度系数可从有关手册中查得。(二)两物体间的

3、辐射传热两物体间组成的封闭体系是最简单的情况，但因两种物体表面间的相互辐射、吸收、反射、再吸收、再反射……反复无穷，且又由于角度系数之关系而使问题变得很复杂。为此，先提出有效辐射的概念，以使问题的分析简单化。现以一灰体表面为研究对象，其吸收率为a，黑度为"如图1-3-25所示。其自身按四次方定律在一定温度下所发射的辐射能量，即自身辐射E=eEb。周围诸物体投射到被研究表面的总辐射能，即投入辐射为G，其中被研究表面吸收部分，即吸收辐射为qa=aG被反射部分，即反射辐射为：qr=rG=(1-a)G=(1-e)G图1-3-26两无限大灰体平行壁面间的辐射传热由于两壁面很大，故从一壁面

4、发射的辐射能可全部投射到另一壁面上，且因平壁均为灰体，故a<1，且a+r=1。参看图1-3-26(a)，从壁面1发射的辐射能E!到达壁面2后被吸收了a〗）】，其余部分r2E1被反射回表面1。这部分辐射能(uEP又被壁面1吸收和反射，如此往返无穷，渐次减弱，直至E1被完全吸收为止。与此同时，壁面2发射的辐射能E〗也经历上述反复吸收和反射的过程，如图1-3-26(b)所示。根据有效辐射的定义，壁面1的有效辐射应等于图1-3-26中（a)及(b)所示的射离壁面1的辐射能的总和，即图1-3-25灰体表面的有效辐射有效辐射是指单位时间内，由单位面积所射离的辐射能量的总和，用％表示。显然，

5、有效辐射等于自身辐身与反射辐射之和，即qj=E+q+=eEb+rG1.两无限大平板间的辐射传热现以两无限大灰体平行壁面间的辐射传热为例，推导两壁面之间辐射传热计算公式。设两无限大灰体平行壁面1和2，其温度分别为T1和T2，吸收率分别a1和a】，反射率分别+1和~黑度分别为!和!；并假定壁面上温度均匀，吸收率及黑度均为常数；两壁面间的介质为透热体，如图1-3-6所示。=E1+r1E2=E1+r1E21-rir*1_qr*1_qr*同理，壁面2的有效辐射为由表1-4-134知，两无限大平面角度系数！u=!z1=1。若两壁面的面积A1=A〗=A，则壁面1的有效辐射就是壁面2的投入辐射

6、，即qj1=G2。因而，单位时间单位面积上的辐射传热量即等于壁面（或2)的有效辐射与投入辐射之差，即q12=qj1-G1=qj1-qj2，说明两无限大灰体平行壁面间的辐射传热速率等于两灰体的有效辐射之差。将r=1-a，a=e，E=eE'及式(1-3-144)、1-3-145)代入式(1-3-146)并整理，得若两表面均为黑体，即"="2=1，则上式说明，对于黑体，两无限大平行壁面的辐射传热速率等于它们自身的辐射能力之差。由此可以看出，黑体可看作是灰体的一个特例，即反射率等于0的灰体。黑体的有效辐射等于其自身的辐射能力。2.任意两灰体表面之间的辐射传热对于任意两灰体表面1、之间的

7、辐射传热计算也采用式（1-3-150)的形式。考虑到灰面1发射的辐射能只有一部分到达灰面2上，故在式(1-3-150)中引入角度系数得如下普遍适用的形式：当一物体被另一物体完全包围时，若被包围物体的辐射表面积。从式(2-3-19)可以看出，辐射传热量与绝对温度的四次方之差成正比，因此，影响辐射传热的主要因素是温度，此外还与黑度及角度系数有关。原文地址：http://www.yejinye.com/news/show-2422.html