1传热1-5.ppt

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1、§1-5热辐射1.热辐射：物体将其热能以电磁波的形式向外传播能量的过程。一．概述理论上，热辐射的电磁波长可以是整个波谱范围。工业上遇到的辐射电磁波长在0.4~100μm，而且大部分能量集中在红外线区域（0.7~20μm），可见光波长范围较小（0.4~0.7μm）。热辐射与光在物理本质上基本是一致的，同样服从传播、反射、折射规律。如图，当辐射体发射的辐射能投到另一物体的表面上时，投射的总能量φ可以有三种情况：一部分被吸收（φA）、一部分被反射（φR）、一部分透过物体（φD）。据能量衡算有：φ=φA+φR+φD（1-81）（1-82）或写成Ab—物体吸收辐射能的本领，称作吸

2、收率；R—物体反射辐射能的本领，称作反射率；D—物体透过辐射能的本领，称作透过率。则Ab+R+D=1（1-83）2.黑体、镜体、透热体和灰体1）绝对黑体（或简称黑体）：当Ab=1，即R=D=0时，此类物体能吸收全部的辐射能注：“黑”不指颜色的黑白2）白体或镜体：R=1，Ab=D=0时。所有投射到物体上的辐射能被全部反射出去；磨光的金属表面的反射率R≈0.97，接近于镜体。3）透热体：D=1，Ab=R=0时。即投射到物体上的辐射能全部穿透过去。如绝对干燥空气，对称的双原子气体O2，N2，H2等都是透热体。4）灰体：能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体，称为灰体。工业上大

3、多数固体材料可以视为灰体。二、黑体的辐射能力和吸收能力1．辐射能力：一定温度下，物体单位表面积，单位时间内发射的全部波长的总能量.用E表示，单位：W/m2。黑体辐射能力用E0表示。黑体辐射强度（1-85）2．辐射强度：一定温度下，每增加dλ波长时辐射能力的增强dE称为辐射强度，用Iλ表示，（w/m3）3．普朗克定律：黑体的辐射强度不同温度下，→曲线P36图1-23（1-86）从图中可以看出：每个温度对应一条能量分布曲线；每条能量曲线都有一个高峰值。高峰值随温度升高而移向波长较短的一边（遵循维思“位移定律”）4．斯蒂芬—波尔兹曼定律（四次方定律）上图中，曲线下面到横轴间的面积

4、为黑体在一定温度下的辐射能力E0。将式（1-86）代入（1-85），积分，得：黑体的辐射能力E0整理后得：C0—黑体的辐射系数，5.67W/(m2·k4)（1-87）σ0—黑体的辐射常数，5.67×10-8W/(m2·k4)例：黑体表面温度由27℃升至627℃，辐射能力为原来的多少倍？由式可见，黑体的辐射能力与绝对温度的四次方成正比，即对温度异常敏感∴T↗，辐射能力急剧增大。