传热学第七章课件chapter7

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1、第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性热辐射的本质辐射能传递特性几个基本定律实际物体的辐射特性传热学HeatTransfer§7-1热辐射的基本概念一、定义辐射是物体通过电磁波传递能量的现象。内在区别：导致发射电磁波的激励方式不同外在区别：辐射的波长不一样热辐射是物体由于热的原因所产生的辐射。传热学HeatTransfer传热学HeatTransfer可见光的波长范围：0.38~0.76μm紫蓝青绿黄橙赤传热学HeatTransfer二、辐射与导热、对流的区别传递方式不同导热和对流需要媒介，辐射换热不需要中间介质。

2、2.辐射换热过程存在能量形式的转换热能→电磁能电磁能→热能3.辐射表面具有方向性和选择性辐射换热属于表面的物理过程，在换热表面的不同方向强度不一定相同，且与波长分布有关。传热学HeatTransfer三、吸收、反射和透射周围物体在单位时间内投射到物体单位表面积上的辐射能。用G表示，单位W/m2。1、投射辐射被物体吸收、反射和透射的部分所占总投射辐射的份额分别称为吸收比、反射比和透射比。2、吸收比、反射比和透射比传热学HeatTransfer视物体表面状况（粗糙程度）和投入辐射的波长，表面的反射又分为镜反射和

3、漫反射。3、镜反射和漫反射漫反射是把来自任意方向、任意波长的投入辐射以均匀的强度（不是“能量”）反射到半球空间所有方向上去。(a)镜反射(b)漫反射注：除了经特殊处理的金属表面，大部分工程材料均可视为漫射表面。传热学HeatTransfer吸收比=1的物体称为黑体。4、黑体、白体和透明体黑体、镜体和透明体都是理想物体，自然界中并不存在，主要用它们作为研究辐射规律的参照物。特别是黑体的概念，是整个热辐射研究和工程应用的理论基础。反射比=1的物体称为镜体（或绝对白体）。透射比=1的物体称之为透明体。传热学Hea

4、tTransfer对于某一特定波长下的辐射称为光谱辐射或单色辐射。5、光谱辐射（单色辐射）对光谱辐射相应有光谱吸收比、光谱反射比和光谱透射比。传热学HeatTransfer关于物体的颜色我们所看到的物体颜色是由于从该表面发出的单色光线（辐射）投入到了我们的眼睛。而从表面发出的辐射可能是自身发射的，也可能是反射投入其表面上的可见光。传热学HeatTransfer四、辐射力与辐射强度1、光谱辐射力在单位时间内物体单位面积上向半球空间所有方向发射的从到+d波长的辐射能称为光谱辐射力，用符号E表示，单位为W/m3

5、。2、辐射力在单位时间内物体单位面积上向半球空间所有方向发射的全部波长范围内的辐射能称为辐射力，用符号E表示，单位为W/m2。传热学HeatTransfer3、定向辐射强度与定向辐射力定向辐射强度与定向辐射力都是表示辐射在空间方向上的分布情况。介绍它们之前，先介绍几个的名词。(1)立体角立体角是指球面上的面积与球心所对应的空间角度。立体角的单位叫球面度，用Sr表示。传热学HeatTransfer右图中微元面积dA2对球心所张的微元立体角为：(2)可见辐射面积可见辐射面积是指从空间某方向所看到的表面有效面积。如右图

6、中的可见辐射面积为：传热学HeatTransfer(3)定向辐射强度是指单位时间内在空间指定方向的单位立体角内离开表面单位可见辐射面积的全波段辐射能量。用符号表示。可见辐射面积如果仅考虑某特定波长的辐射，那么相应的量被称为定向光谱辐射强度。传热学HeatTransfer因此可得：(4)定向辐射力是指单位时间、单位辐射面积向空间指定方向所在的单位立体角内发射的全波段辐射能量。用符号表示。传热学HeatTransfer§7-2黑体辐射的基本定律一、黑体与黑体模型黑体是吸收比等于1的理想物体。它具有同温度下辐射能力最大

7、的性质。尽管在自然界并不存在黑体，但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。如：空腔上的小孔。传热学HeatTransfer传热学HeatTransfer二、普朗克定律黑体辐射的基本规律可以归结为三个定律——普朗克定律、斯忒藩-玻耳兹曼定律和兰贝特定律。下面分别介绍。1900年，普朗克（M.Planck）在量子假设的基础上，从理论上确定了黑体辐射的光谱分布规律，也就是普朗克定律。c1—普朗克第一常数，c1=3.742×10-16Wm2;c2—普朗克第二常数，c2=1.439×10-2mK。传热学HeatT

8、ransfer传热学HeatTransfer根据黑体辐射曲线可以得以下规律：(1)温度愈高，同一波长下的光谱辐射力愈大；(2)在一定的温度下，黑体的光谱辐射力随波长连续变化，并在某一波长下具有最大值；(3)随着温度的升高，光谱辐射力取得最大值的波长max愈来愈小，即在坐标中的位置向短波方向移动。光学高温计和体温测量仪的原理。传热学HeatTransfer根据黑体辐射曲