传热学课件第8章.ppt

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1、第8章热辐射基本定律及物体的辐射特性本章重点内容重点内容：①物体的吸收、反射、透射特性；②黑体辐射的四个定律；③基尔霍夫定律。掌握内容：斯蒂芬－玻尔兹曼定律、兰贝特定律、基尔霍夫定律了解内容：了解普朗克定律的内容。作业7-10，7-18，7-21，7-23，7-24，7-268-1热辐射的基本概念一.热辐射特点二.电磁波谱1.定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量2.特点：a任何物体，只要温度高于0K，就会不停地向周围空间发出热辐射；b可以在真空中传播；c伴随能量形式的转变；d具有强烈的方向性；e辐射能与温度和

2、波长均有关；f发射辐射取决于温度的4次方。电磁波的传播速度：c=fλ式中：f—频率，s-1;λ—波长，μm8-1热辐射的基本概念电磁辐射波谱电磁辐射包含了多种形式，工业上有实际意义的热辐射区域一般为0.1~100μm。8-1热辐射的基本概念当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和透射三.物体对热辐射的吸收、反射和透射物体对热辐射的吸收反射和透射1.吸收、反射和透射特性8-1热辐射的基本概念对于大多数的固体和液体：镜面反射漫反射对于气体：8-2热辐射的基本概念黑体模型：是指能吸收投入到其面上的所有

3、热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。黑体模型透明体：黑体：镜体或白体：2.三种理想模型：8-2黑体辐射基本定律辐射力E：一.热辐射能量的表示方法E、Eλ关系:光谱辐射力Eλ：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能的总量(W/m2)二.黑体辐射的基本定律λ—波长，m；T—黑体温度，K；c1—第一辐射常数，3.742×10-16Wm2；c2—第二辐射常数，1.4388×10-2mK；1.Planck定律：Wien位移定律：8-

4、2黑体辐射基本定律m.K8-2黑体辐射基本定律2.Stefan-Boltzmann定律（四次方定律）：σ=5.67×10-8W/(m2K4)黑体辐射函数黑体在波长λ1和λ2区段内所发射的辐射力：8-2黑体辐射基本定律黑体辐射函数:能量份额可以表示为单一变量的函数，即：8-2黑体辐射基本定律黑体辐射函数λTFb(0-λ)λTFb(0-λ)λTFb(0-λ)λTFb(0-λ)10000.032319005.225360040.40600073.8111000.091620006.690380044.38650077.6

5、612000.214220010.11400048.13700080.8313000.434240014.05420051.64750083.4614000.782260018.34440054.92800085.6415001.290280022.82460057.96850087.4716001.979300027.36480060.79900089.0717002.862320031.85500063.41950090.3218003.946340036.21550069.121000091.438-2黑体辐射

6、基本定律定义：球面面积除以半径的平方，sr(球面度)(1)立体角3.Lambert定律8-2黑体辐射基本定律可用球坐标中的纬度微元角和精度微元角表示为：8-2黑体辐射基本定律定义：单位时间内、单位可见辐射面积辐射出去的落在单位立体角内的辐射能量(2)定向辐射强度：(3)Lambert定律黑体的定向辐射强度与方向无关，即黑体在半球空间的各个方向上的定向辐射强度相等8-2黑体辐射基本定律黑体的辐射能随呈余弦规律变化(4)辐射力与定向辐射强度间的关系8-3实际固体和液体的辐射特性发射率(也称为黑度)：相同温度下，实际物

7、体的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比:光谱发射率λ：相同温度下，实际物体的光谱辐射力与黑体光谱辐射力之比:发射率与光谱发射率间的关系：几种金属导体在不同方向上的定向发射率()(t=150℃)定向发射率：实际物体的定向辐射强度与黑体的定向辐射强度之比：8-3实际固体和液体的辐射特性几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率()(t=0~93.3℃)漫射表面：表面的定向发射率()与方向无关，即定向辐射强度与方向无关，满足兰贝特定律的表面8-3实际固体和液体的辐射特性表面发射率的影响因素：物质种类、表面温度、

8、表面状况表面发射率只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界一般材料：高度磨光的金属表面：实际物体的辐射特性与理想物体的区别：实际物体、黑体和灰体的辐射能量光谱(1)实际物体的辐射力8-3实际固体和液体的辐射特性(2)实际物体的辐射力并不完全与热力学温度的四次方成正比；(3)实际物体的定向辐射强度也不严格遵守Lambert定律。1.投入辐射：单位