传热学V4-第八章节-热辐射基本定律和辐射特性

《传热学V4-第八章节-热辐射基本定律和辐射特性》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、第八章　热辐射基本定律和辐射特性传热学HeatTransfer8-1热辐射的基本概念热辐射：由物体内部微观粒子热运动产生的，以电磁波形式传递的能量；辐射传热：物体间通过相互热辐射与吸收传递热量的过程。热辐射的特点：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；无需介质，可以在真空中传播。辐射传热与导热、对流传热的区别（回忆：thebarnisonfire!）无需任何的介质；伴随能量形式的转变（发射时热能转变为辐射能，吸收时辐射能转变为热能）；辐射能力正比于热力学温度的四次方；发射和吸收不仅与自身的温度和表面状况相关，还取决于波长和方向；辐射传热量是物体间

2、相互辐射与吸收的动态平衡(当物体间处于热平衡时，净辐射换热量等于零，但是相互间的辐射与吸收仍在进行)。注意热辐射与辐射传热的概念区别传热学HeatTransfer8-1热辐射的基本概念电磁波：交变电磁场在空间的传播。与弹性介质中的机械波不同，电磁波的传播不需要介质，且传播速度等于光速。电磁波传播速度、频率与波长的关系：c=fλ真空c＝3×108m/s电磁波频谱：High-energyphysicist/nuclearengineerThermalengineerElectricalengineer计及太阳辐射（5800K）的热射线:λ＝0.1～100μm工业领域温度范

3、围（<2000K）的热射线:λ＝0.76～20μm可见光（λ＝0.38～0.76μm）红外线（λ＝0.76～1000μm）微波（λ＝1mm～1m）传热学HeatTransfer8-1热辐射的基本概念物体对热辐射的吸收、反射与穿透：可见光、声波、热射线式中α、ρ和τ分别为吸收比、反射比和穿透比黑体：α＝1镜体（白体）：ρ＝1透明体：τ＝1对于大多数的固体和液体：对于不含颗粒的气体：辐射表面的状况影响大辐射表面的状况影响小，容器的形状影响大理想辐射体能量守恒传热学HeatTransfer8-1热辐射的基本概念物体对热辐射的吸收、反射与穿透：镜面反射（表面粗糙度<波长）漫反

4、射（表面粗糙度>波长）辐射表面的状况对固体、液体辐射能的反射一般工程材料表面均为漫反射传热学HeatTransfer8-1热辐射的基本概念热辐射的基本属性：发射和吸收不仅与自身的温度和表面状况相关，还取决于波长和方向频谱分布特性方向性分布特性传热学HeatTransfer8-2黑体热辐射基本定律黑体：吸收比α＝1，能够全部吸收各种波长热辐射能的理想物体。在相同温度的物体中，黑体的辐射能力最大。辐射换热的基本研究方法：将真实物体的辐射与黑体进行比较和修正，通过实验获得修正系数，从而获得真实物体的热辐射规律。黑体模型内壁吸收比0.6时，如果小孔与内壁面积比小于0.6％，则

5、该模型的吸收比>0.996，近似为黑体传热学HeatTransfer热辐射的能量表示参数：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)；（亦称为半球辐射力，注意单位）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)；（亦称为半球光谱辐射力）辐射力是光谱辐射力曲线下的总面积黑体一般采用下标b表示，如黑体的辐射力为Eb，黑体的光谱辐射力为Ebλ黑体辐射三大定律：普朗克定律、斯忒潘-玻耳兹曼定律、兰贝特定律8-2黑体热辐射基本定律一定温度下单位面积黑体辐射的总能量＝？

6、总能量中各个波段的能量分别占多少比例？辐射能在空间是如何分布的？传热学HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑体辐射能的光谱特性，即黑体的光谱辐射力Ebλ随波长和温度变化的规律。Ebλ＝f（λ,T）λ—波长，m；T—黑体温度，K；c1—第一辐射常数，3.7419×10-16Wm2；c2—第二辐射常数，1.4388×10-2mK；8-2黑体热辐射基本定律传热学HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑体辐射能的光谱特性，即黑体的光谱辐射力Ebλ随波长和温度变化的规律。温度越高，黑体的光谱辐射力越大；一定温度下，黑体的光谱辐射力随波长的增加而“先增后减”。对应黑

7、体最大光谱辐射力的波长λm与温度的关系（维恩位移定律）：8-2黑体热辐射基本定律Thesunemitsapproximatelyasablackbodyat5800K,themaximumemissionisinthevisiblespectralregion.Atungstenfilamentlampoperatingat2900Kemitswhitelight,butmostoftheemissionremainsintheinfraredregion.Theluminousefficiencyispoor.Duringthesteel-maki