辐射传热课件

1、 基本概念基本概念 辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程。 热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式 向外发射能量的过程。 特点：特点： p能量传递的同时还伴随着能量形式的转换； p不需要任何介质。 QR QD QA N Q 能量守恒定律： DRA QQQQ 式中 吸收率； 反射率； 透过率。 A Q Q A R Q Q R D Q Q D 1DRA 热辐射对物体的作用 总能量Q:被物体吸收QA ；被反射QR ；穿过物体QD 黑体黑体： 1A 白体（镜体）：白体（镜体）： 1R 透热体透热体： 1D A,R,D = f (物体性质、温度、表面、辐射波长） 灰体灰体：指能以相同的吸收率吸收所有波长

2、 的辐射能的物体。 固体、液体： D=0 R+A=1 气体： R=0 A+D=1 物体的辐射能力物体的辐射能力 物体在一定温度下，单位表面积，单位时间内所发 射的全部辐射能（波长从全部辐射能（波长从0到到 ），W/m2。 物体的单色辐射能力：物体在一定温度下，发射某某 种波长种波长的能力；以E表示，单位W/m3。 辐射能与单色辐射能的关系： d EE 0 1 / 5 1 0 2 Tc e c E 普朗克定律 描述黑体的单色辐射能力描述黑体的单色辐射能力, , 揭示了黑体辐射能力揭示了黑体辐射能力 按照波长的分配规律按照波长的分配规律. . Km104387. 1 mW10743. 3 2 2

3、216 1 c c其中 式中 0黑体辐射常数，= 5.67 10-8W/(m2 .K4)； C0黑体辐射系数，= 5.67W/(m2 .K4) 斯蒂芬-波尔茨曼定律 一、黑体一、黑体 4 0 4 0 0 ) 100 ( T CTdEE ob 四次方定律表明，热辐射对温度特别敏感。 二、二、 实际物体实际物体 物体的黑度 0 C C E E b Tb A A=1 对灰体: b AEEQ 热交换达到平衡时 T=Tb,Q=0 b AEE b E A E 任意物体: b E A E E Eb （1-A ）Eb AEb 灰体 黑体 克希霍夫定律 结论： （1）任何物体的发射能力与吸收率的比值均相同，且

4、等于同温度下绝对黑体的发射能力。物体的发射能力 越强，其吸收率越大。 （2）A= 即同温度下，物体的吸收率与黑度在数值上相等。 ：表示灰体发射的辐射能占同温度下黑体发射的分数；：表示灰体发射的辐射能占同温度下黑体发射的分数； A ：表示外界投入的辐射能可被物体吸收的分数。表示外界投入的辐射能可被物体吸收的分数。 （），即在任何温度下，各种物体 中以绝对黑体的发射能力为最大。 两无限大平行灰体壁面间的相互辐射两无限大平行灰体壁面间的相互辐射 两固体间的相互辐射两固体间的相互辐射 2 121 EEq 2121 2112 21 AAAA EAEA q 设 T1 T2 E1、E21、2面在温度T1 、

5、T2下的发射能力； E1、E21、2面发射的总能量。 122 2 211 1 )1 ( )1 ( EAEE EAEE 两平面间单位面积的辐射热量： ) 100 () 100 ( 1 11 4241 21 0 21 TTC q 02121 0 21 111 1 1 11 CCC C C 令： 将 22 11 4 2 022 4 1 011 ) 100 ( ) 100 ( A A T CE T CE 代入： 总发射系数 ) 100 () 100 ( 4 2 4 1 211221 TT ACQ 式中 A平面的传热面积； 1-2角系数(物体1发射辐射能被2拦截分率)。 两平面的面积有限时： ) 100 () 100 ( 4241 2121 TT ACQ 三、影响辐射传热的因素三、影响辐射传热的因素 1. 温度的影响 T4 ， 低温时可忽略，高温时可能成为主要方式 2.