热辐射的基本定律及辐射换热传热学课件.ppt

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1、Chapter8热辐射的基本定律RadiationExchange§8.1基本概念(FundamentalConcepts)一、热辐射的本质(Natureofthermalradiation)热辐射(Thermalradiation)：是由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。辐射(Radiation)：物体通过电磁波传递能量的现象。热射线(Thermalradiation)：热辐射产生的电磁波。它包含部分紫外线(Ultraviolet)、全部可见光(Visib

2、le)和红外线(Infrared)。波长范围=0.1-1000m紫外线(Ultraviolet)：<0.38m可见光(Visible)：=0.38-0.76m红外线(Infrared)：=0.76-1.4m(近红外线)=1.4-3.0m(中红外线)=3.0-1000m(远红外线)工程实际中遇到的大部分物体T<2000K，热辐射大部分能量的波长位于=0.76-20m。所以除特殊说明外，以后论及的热射线都是红外线。太阳辐射：=0.1-20m热辐射的特点(Thermalradia

3、tioncharacteristics)辐射换热与导热、对流换热不同，它不依赖于物体的接触而进行热量传递。辐射换热过程伴随能量形式的两次转化，即物体内能电磁波能物体内能。一切物体只要其温度T>0K，都会不断发射热射线。二、吸收率、反射率、透射率总投射能G(Totalirradiation)G=Gα+G+G吸收率(Absorptivity)α＝Gα/G反射率(Reflectivity)ρ＝Gρ/G透射率(Transmissivity)τ＝Gτ/GEnergyconservationα+ρ+τ＝1If

4、themediumisopaque,thereisnotransmission,thenτ＝0，α+ρ＝1Forgases,thereisnoreflection,thenρ＝0，α+τ＝1黑体(Black-body)：α＝1白体(White-body)：ρ＝1；透明体(Transparent-body)：τ＝1三、辐射力和有效辐射(EmissivepowerandRadiosity)辐射力(Emissivepower)：单位时间内物体的单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波长的辐射能称为辐射力(或发

5、射辐射)。相同温度下以黑体的辐射力Eb最大，而实际物体的辐射力为：E＝εEb（W/m2）式中，ε—物体的发射率；Eb—同温度下黑体的辐射力，W/m2。有效辐射(Radiosity)：物体表面除了向外界发射辐射外，其它物体投射到该表面上的投射辐射还有部分被反射。发射辐射和反射辐射之和称为有效辐射。记为J(单位W/m2)J=E+ρGRadiosity=reflectedportionoftheirradiation+directemission四、定向辐射强度(Directionalradiationinte

6、nsity)可见辐射面积(Projectedarea)一表面在某一方向上的可见辐射面积，即为该方向上可以看得见的辐射面积，它是该表面在该方向上的投影。2.立体角(Solidangle)平面角(Planeangle)：d＝dl/r，radians(rad)立体角(solidangle)：d=dAn/r2，steradian(sr)2.立体角(Solidangle)——续2.立体角(Solidangle)——续Thesolidangleassociatedwiththeentirehemispherema

7、ybeobtainedbyintegratingtheaboveEquationoverthelimits=0to2and=0to=/2.Hence3.定向辐射(强)度(Directionalradiationintensity)单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射和反射辐射)，称为该方向的定向辐射(强)度。Where,dA1cosistheprojectedarea.IneffectitishowdA1wouldappeartoanobserver

8、situatedondAn.distheradiationratepassingthroughdAn.由于表面辐射能包含发射辐射和反射辐射，所以定向辐射(强)度又可以写成。where，Ie,—Thedirectionalintensityoftheemittedradiation，(定向发射辐射度)，W/(m2·sr)；Ir,—Thedirectionalintensityofthereflectedradiation，