华中科大工程传热学-辐射换热的计算.ppt

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1、第八章辐射换热的计算8-1角系数的定义、性质和计算8-2被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热8-3多表面系统辐射换热的计算8-4辐射换热的强化与削弱8-5气体辐射1ObjectiveofthischapterToestablishgeometricalfeaturesoftheradiationexchangeproblembydevelopingthenotationofaviewfactorTodevelopproceduresforpredictingradiativeexchangebetweensurfacesthatformanenclosure

2、considerthesurfacesofblackbodiesfirstthenconsiderthediffuseandgraysurfaces.Toconsidertheradiationexchangebetweensurfaceswiththeeffectsofparticipatingmedium,i.e.aninterveninggasthatemitsandabsorbsradiation.28-1角系数的定义、性质及计算0引入角系数的意义同理，也可以定义表面2对表面1的角系数。？？1.角系数的定义及计算式(1)角系数定义：有编号为1和2的

3、两个表面，则离开表面1的总辐射能中，直接到达表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数，用X1,2表示，即(1)漫射面；（2）等温；（3）物性均匀3(2)表面1对表面2的角系数如图8-2所示，取微元面dA1和微元面dA2，则根据前面的定义式有图8-2两微元面间的辐射4以上性质被称为角系数的相对性。2.角系数的性质(1)相对性5上式称为角系数的完整性。若表面1为非凹表面时，X1,1=0。图8-3角系数的完整性图8-4角系数的可加性(2)完整性对于有n个表面组成的封闭系统，见图8-3所示，据能量守恒可得(3)可加性如图8-4所示，表面2可分为2a和2b两个面，分析X

4、1,2X1,2AX1,2B三个角系数之间的关系6图8-4角系数的可加性再来看一下2对1的能量守恒情况值得注意的是，上图中的表面2对表面1的角系数不存在上述的可加性。73角系数的计算方法求解角系数的方法通常有直接积分法、代数分析法、几何分析法以及Monte-Carlo法。前面给出的角系数算法就是直接积分法。下面只给出代数分析法。代数分析法简介和应用条件？下面以三个非凹表面组成的封闭系统为例，如图8-5所示，面积分别为A1，A2和A3，则根据角系数的相对性和完整性得图8-5三个非凹表面组成的封闭系统8通过求解这个封闭的方程组，可得所有角系数，如X1,2为图8-5三

5、个非凹表面组成的封闭系统若系统横截面上三个表面的长度分别为l1，l2和l3，则上式可写为下面考察两个表面的情况，假想面如图8-6所示，根据完整性和上面的公式，有图8-6两个非凹表面及假想面组成的封闭系统9解方程组得该方法又被称为交叉线法。注意：这里所谓的交叉线和不交叉线都是指虚拟面断面的线，或者说是辅助线10例题7-61.5100.10.50.8已知：炉墙内表面温度T1=500K;炉墙的光谱发射率如上图所示；燃烧的煤层可作为黑体，温度为T2=2000K；炉墙漫反射求:(1)计算炉墙的发射率(半球总发射率)(2)炉墙对煤层辐射的吸收比118-2被透明介质隔开的两

6、固体表面间的辐射换热图8-7黑体系统的辐射换热1两黑体表面如图8-7所示，黑表面1和2之间的辐射换热量为122两漫灰表面（1）与两黑体表面换热的不同？（2）投入辐射G和有效辐射J的概念？下面在假设表面物性和温度已知的情况下，考察J与表面净辐射换热量q之间的关系，为计算漫灰表面间的辐射换热作准备。如图8-1所示，表面热阻单位表面热阻13下面来分析两个等温漫灰表面封闭系统内的辐射换热情况。如图8-8所示，两个表面的净换热量为(1)根据下式及能量守恒有(2)(3)(4)14于是有图8-8两个物体组成的辐射换热系统两面均为黑表面时两面均为漫灰表面时15定义系统黑度(

7、或称为系统发射率)与黑体辐射换热比较，上式多了一个，它是考虑由于灰体系统多次吸收与反射对换热量影响的因子。黑体16三种特殊情形（针对两个表面组成的封闭系统）(1)表面1为凸面或平面，此时，X1,2＝1，于是(2)表面积A1（非凹）比表面积A2小得多，即A1/A20于是(3)表面积A1与表面积A2相当，即A1/A21于是178-3多表面系统辐射换热的计算(2)热势差与热阻改写为：式中，称为表面热势差；则被称为表面辐射热阻。热网络法的提出表面辐射热阻见图8-9所示，可见，每一个表面都有一个表面辐射热阻。图8-9表面辐射热阻18根据上节中的公式(1)以及角系数相

8、对性可得：图8-10空间辐射热阻式中，