传热传质学第6章―45学时ppt课件.ppt

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1、第六章辐射换热(RadiationHeatTransfer)6.1辐射的基本概念一、辐射的本质辐射——物体通过电磁波传递能量的过程热辐射——是由于物体内部微观粒子的热运动状态改变时，而将部分内能转变成电磁波的能量发射出去的过程。热辐射的两大特点可以在真空中传播；能量形式在传播过程中发生了变化6.1辐射的基本概念由于起因不同，物体发射电磁波的波长也不同，可分为：6.1辐射的基本概念由于起因不同，物体发射电磁波的波长也不同，可分为：λ<0.38μm紫外线、X射线、γ射线0.38<λ<0.76μm可见光0.76<λ<100

2、0μm红外线0.76<λ<4μm近红外4<λ<1000μm远红外λ>1000μm无线电波热辐射的波段λ=0.1~100μm二、吸收率、反射率、穿透率6.1辐射的基本概念6.1辐射的基本概念1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。1879年J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐射力正比绝对温度的四次方规律。1884年L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。1896年Wien位移定律。19世纪末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。辐射换热的发展历程1900年M.Planck定律。J

3、OSEFSTEFAN1835-1893AustrianphysicistLudwigBoltzmann1844-1906ItalyphysicistWilhelmWien1864-1928GermanyphysicistLordRayleigh1842-1919EnglandphysicistMaxPlanck1858-1947Germanyphysicistl单色辐射强度Rayleigh-Jeans公式6.1辐射的基本概念6.2黑体辐射的基本定律6.2黑体辐射的基本定律6.2黑体辐射的基本定律光学高温计6.2黑体辐射的基

4、本定律6.2黑体辐射的基本定律6.2黑体辐射的基本定律对服从兰贝特定律的辐射，可以得到：说明：单位时间、单位面积发出的辐射能，落到不同空间单位立体角内的数量不同，其数值正比于该方向与辐射表面法线方向夹角的余弦，故又称兰贝特定律为余弦定律。定向辐射强度L与辐射力Eb之间的关系为：6.2黑体辐射的基本定律6.3两无限大黑体平板间的辐射换热（光谱发射率）6.4实际物体的辐射与吸收eqeqeqeq6.4实际物体的辐射与吸收如严重氧化的铝50℃500℃6.4实际物体的辐射与吸收(光谱吸收率)6.4实际物体的辐射与吸收6.4实际物体的

5、辐射与吸收6.4实际物体的辐射与吸收例子：实际物体与黑体间的辐射换热。当处于热平衡时得到：6.5基尔霍夫定律6.5基尔霍夫定律4.5基尔霍夫定律例题温度为310K的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如图所示。试分析在计算与太阳能的热交换时，哪些表面可以看作灰体处理？为什么？6.6无限大灰体间辐射换热特性6.7漫射表面间的角系数6.7漫射表面间的角系数A1A2A1A2acdb12126.7漫射表面间的角系数126.8灰表面间的辐射换热（相当于无限大平板）（室内电炉子、热电偶测温）6.8灰表面间的

6、辐射换热例：三个灰表面间的辐射换热重辐射表面对封闭腔内辐射换热的影响重辐射表面的温度辐射换热的强化与削弱问题电暖器及电炉取暖问题太阳能热水器问题冬天洗澡问题植物结霜问题提高热电偶测温精度问题6.8灰表面间的辐射换热已知一个正四面体，每面面积为2m2。其中两个面为黑体，温度分别为1200K和500K，另两个面为黑度0.8的灰体并绝热。求两个黑体表面间的辐射换热热流及另两个绝热面的温度。6.9气体辐射臭氧是在大气中产生的一种气体。平流层中的氧气在太阳紫外辐射下发生反应生成臭氧。臭氧分子由三个氧原子组成。太阳射线包含一定的紫

7、外成分。紫外辐射的波长范围从100nm到400nm，可分为三个波段：UV-A（315-400nm），UV-B（280-315nm）和UV-C（100－280nm）。阳光穿过大气层时，UV-C无法通过，UV-B只能通过约10%。它们主要被臭氧吸收。大气层对UV-A几乎没有影响。因此到达地表的紫外线主要由UV-A和少量UV-B组成。大气中臭氧浓度的降低导致UV-B水平的升高。近年来，臭氧层受到氟氯代烷等气体的破坏，这种现象已引起人们的普遍关注，并采取各种措施，减少并逐步停止氟氯代烷等的生产和使用，保护臭氧层。6.9气体辐射6.

8、9气体辐射6.9气体辐射xL6.9气体辐射6.9气体辐射6.9气体辐射6.9气体辐射6.9气体辐射6.9气体辐射是气体在总压力为一个大气压下由实验得到的黑度，以水蒸气或二氧化碳的分压力与射线平均行程之积为参变量，查图对光带重叠部分的修正，查图对总压力不为一个大气压时的修正，可查图6.9气体辐射以水蒸气或