硅酸盐工业热工基础 辐射传热ppt课件.ppt

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1、4.4辐射传热4.4.1辐射传热的基本概念4.4.2辐射传热的基本定律4.4.3固体间的辐射传热4.4.4气体辐射4.4.1辐射传热的基本概念4.4.1辐射传热的基本概念4.4.1.1辐射传热的本质和特点辐射：物体以电磁波的方式向外传递能量的过程辐射传热的特点：(1)热辐射不仅进行能量的转移，还伴随能量的转化。(2)辐射能既可从高温物体向低温物体辐射，低温物体也向高温物体辐射(3)射线的传播不需要介质热射线：能被物体吸收并转变成热能的部分电磁波辐射传热：物体之间相互辐射和吸收热过程的总效果4.4.1.2吸收、反射和透过Q

2、0QFQDQA……(4-65)……(4-65)根据能量守恒定律有或其中，吸收率反射率透过率几种特殊情A=1，R=D=0，的物体称为绝对黑体。R=1，A=D=0，的物体称为绝对白体。D=1，R=A=0，的物体称为绝对透热体。(1)如果投射到物体上的辐射能全部被吸收，此时A=1，R=D=0，该物体叫绝对黑体。(2)如果投射到物体上的辐射能全部被反射，此时R=1，A=D=0，该物体叫绝对白体。(3)如果投射到物体上的辐射能全部被透过，此时D=1，A=R=0，该物体叫绝对透热体。工程上：固、液体A+R=1气体A+D=14.4.1

3、.3黑体辐射模型如图：在空心体的壁面上开一个小孔，使壁面保持均匀的温度，此小孔就具有黑体的性质。小孔尺寸愈小愈接近黑体。注意：黑体是不反射、不透射任何能量，但可以辐射能量的物体。4.4.2辐射传热的基本定律4.4.2.1普朗克辐射定律4.4.2辐射传热的基本定律(1)辐射能力和辐射强度辐射能力符号：“E”单位：W/m2物体每单位表面积，在单体时间内向半球空间辐射出去的波长从0～∞范围内的总能量辐射传递的热量QQ=EAA是与辐射方向垂直的面积(2)普朗克辐射定律……(4-67)辐射强度物体每单位表面积，在单体时间内向半球空

4、间辐射出去的波长从l～dl范围内的辐射能力为dE，dE与波长间隔的比值符号：“El”(单色辐射能力)单位:W/m3此处：El对物体，而E0l对黑体M.V.普朗克研究辐射的量子理论，发现基本量子，提出能量量子化的假设1918诺贝尔物理学奖绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线0123456λ(μm)1100K1300K1500K1700K1400K800K1000K1200K对l~El曲线的讨论：(1)某一波长的单色辐射能力随温度升高而增大；(2)在某一温度下，其辐射能力随波长而变化：λ＝0，Eλ，0＝0；λ↑，Eλ，0↑；达

5、到最高值后，λ↑，Eλ，0↓。(3)温度愈高，最大辐射强度的波长愈短(4)温度在2000K以下，辐射波长大部分在0.76～10μm的范围内，可见光比例相当小，可以忽略。但随温度升高，可见光比例在不断增加。4.4.2.2维恩偏移定律数学表达式：物理意义：最大辐射强度的波长与绝对温度的乘积为一常数4.4.2.3斯蒂芬—波尔兹曼定律(四次方定律)数学表达式：(W/m2)物理意义：说明黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比。……(4-68)……(4-69)C0=5.669W/(m2·K4)区分辐射能力E与单色辐射能力El0，以

6、及例1测得太阳辐射谱的峰值在490nm处。试估计太阳表面的温度、辐出度和地球接收到的总辐射能。解:将太阳视为黑体，由维恩位移定律，得：由斯忒藩-玻耳兹曼定律有：太阳辐射的总功率为：d地球接收到的总辐射能为：例2假设恒星表面的特性和黑体等效，测得天狼星表面单色辐出度的最大值所对应的波长为257nm（该波长属紫外区域，所以天狼星呈紫色）。试估计天狼星表面的温度和单位面积上的辐射功率解：4.4.2.5克希霍夫定律设有两个面积很大、相距很近、可忽略边界影响的平行平面Ⅰ(D=0)和Ⅱ(R=1)T0=TE0E0(1-A1)E1E1E

7、0(1-A1)E0A1ⅠⅡ任意物体与黑体的吸收率、辐射能力、热力学温度在开始时分别为：对于任意物体，发射与吸收的能力差额为当两壁的辐射达到平衡时，物体吸收与发射的能量相等(1)克希霍夫定律物理意义：任何物体的辐射能力与其吸收率之间的比值，恒等于同温度下黑体的辐射能力，并且只和温度有关，与物体的性质无关。克希霍夫定律：……(4-73)(2)物体的黑度黑度物体辐射能力与同温度下黑体辐射能力的比值……(4-74)当物体与黑体处于辐射平衡时有，……(4-75)(3)灰体灰体：对各种波长的辐射具有相同吸收率的理想化物体。灰体辐射能

8、力……(4-76)黑体辐射灰体辐射实际物体辐射波长光谱辐射密度C0=5.669W/(m2·K4)4.4.3固体间的辐射传热4.4.3固体间的辐射传热4.4.3.1角系数表示一个物体的辐射热量落到另一个物体上的分数角系数A1对A2的角系数A2对A1的角系数A1A2(1)角系数的性质①互变性互变性A1A2A与f均为几何参