[工学]传热学-第9章-辐射传热的计算.ppt

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1、传热学第9章辐射传热的计算第９章辐射传热的计算内容要求掌握辐射传热的角系数；两表面封闭系统的辐射传热；多表面系统的辐射传热；辐射传热的控制；综合传热问题分析。9.1辐射传热的角系数假设进行辐射换热的物体表面之间是不参与辐射换热的介质或真空；参与辐射换热的物体表面为漫射灰体或黑体表面；每个物体的温度，辐射特性及投入辐射分布均匀。9.1.1角系数1.角系数的定义表面1对表面2的角系数：表面2对表面1的角系数：或：几何量9.1.2角系数的性质1.非自见面的角系数等于0。2.角系数的相对性根据角系数的定义：则有：3.角系数的完整性封闭空腔中：

2、或：两表面组成封闭空腔：多表面组成封闭空腔：4.角系数的可加性求解：组合面A（1+2）对面A3的辐射角系数。分析根据角系数的完整性：即是：又由角系数的相对性：因此：9.1.3角系数的计算1.两面封闭系统两平行大平面：两个面都是自见面：有一个面为非自见面：主要方法有：积分法；代数法；图解法解：根据角系数的完整性：举例确定：又由角系数的相对性：由：得：得：举例确定：由：解：得：举例确定：A3解：作辅助面A3（非自见面）：则：由角系数的相对性：得：同理：2.三个非凹表面组成封闭系统举例确定：角系数解：根据非自见面的角系数为0：可求：3.交叉

3、线法确定表面A1，A2的角系数。分析辅助线解：封闭空腔abcd中:封闭空腔abc，abd中:因此：9.2两表面封闭系统的辐射换热1.任意位置的两黑体表面。两黑体表面间的净辐射换热量：或：空间辐射热阻9.2.1黑体表面间的辐射换热2.多个黑体组成的封闭空腔。表面1对其它表面的辐射换热：或：第i个黑体表面的辐射换热量：9.2.2漫灰表面间的辐射换热1.有效辐射设有一漫灰表面A，ε=α。与表面A有关的能量有：投入辐射G吸收辐射αG反射辐射ρG自身辐射（辐射力）E=εEb有效辐射J或：合成辐射（净辐射热流）Φ或：两式联立，消去G，且ε=α。表

4、面辐射热阻对黑体表面：得：9.2.3两漫灰表面间的辐射换热1.两漫灰表面构成封闭空腔，且T1>T2：分析因此A1和A2的净辐射热量：即是：黑体A3同时A1的净辐射热量：A2的净辐射热量：换热系统热平衡时：将(a),(b),(c)相加，消去J1，J2得：A3或：系统黑度两漫灰表面间的辐射换热网络图系统黑度：减少散热保温瓶的夹层（银，铝薄层）强化换热电气设备（黑度大油漆）2.两漫灰表面间辐射换热的几种简化形式：A1面为非自见面：由：得：两个无限大平板间辐射换热：由：得：两表面相差很大（大房间内小物体的辐射换热）得：由9.3多表面系统的辐射

5、换热辐射换热网络求解法：应用有效辐射的概念，将辐射换热系统模拟成相应的电路系统，借助于电学中基尔霍夫电流定律求解该系统的辐射换热问题。9.3.1两漫灰表面间的辐射换热网络图9.3.2多表面封闭系统网络法求解的实施步骤1.画出等效的网络图。三个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热原则：注入每个节点的热流之和为零（列出各节点有效辐射的关系式）。节点J1：节点J2：节点J3：2.列出节点的电流方程。已知三个表面温度T1,T2,T3；以及A1,A2,A3,ε1,ε2,ε3,X1,2,X1,3,X2,3。确定每个表面的有效辐射J1,J2,J3和净

6、辐射热量Φ1,Φ2,Φ3。例如3.求解代数方程组，计算各表面的有效辐射。4.计算每个表面的净辐射传热量。9.3.3三表面封闭系统的两种特殊情形1.有一个表面为黑体表面求解时分别列出3个节点的有效辐射方程式2.具有重辐射面的封闭空腔中的辐射换热：重辐射面：辐射绝热面，净辐射热流为0。两块平行放置的钢板之间的距离与其长和宽相比，可以忽略不计，已知它们的温度分别为t1=527℃，t2=27℃，发射率为ε1=ε2=0.8。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）板1的有效辐射；（3）板1的投入辐射；（4）板1的反射辐射；（5）板1，2的净辐射换热

7、量。例　题9.5辐射传热的控制9.5.1控制物体表面间辐射传热的方法两漫灰表面间的辐射换热网络图控制表面热阻控制空间热阻例如1.控制表面热阻若强化换热，应减少各串联环节中的最大热阻项。改变表面积。改变表面发射率。有：若：增大表面A1面积两表面相差很大时（大房间内小物体的辐射换热）例如电气设备强化散热：涂上发射率大（黑度大）的油漆（涂层）。例如2.控制空间热阻改变面积A。改变角系数。如何削弱物体表面之间的辐射换热采用反射率高的表面；采用遮热板。9.5.2遮热板的原理1.遮热板的作用：在整个辐射换热中净辐射换热量为0。即遮热板即不向原系统

8、放出热量，也不从中吸收热量，只是在热流通路中增大了原系统的热阻，使换热表面之间的辐射换热受到阻碍。已知：两个大平板A1,A2，温度T1,T2，发射率ε1,ε2，中间放置遮热板T3(T3’=T3’’),ε3’=ε3’’分析