化工原理辐射传热课件

1、第四章 传热一、基本概念和定律二、两固体间的辐射传热三、对流和辐射的联合传热第六节 辐射传热2022/7/27一、基本概念和定律1、热辐射 热辐射 ：物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射 辐射传热 ：不同物体间相互辐射和吸收能量的综合过程2、热射线 热射线 ： 可见光线和红外光线统称为热射线服从反射定律和折射定律 能在均一介质中作直线传播 在真空和大多数的气体（惰性气体和对称的双原子气体）中热射线可以完全透过 2022/7/273、热辐射对物体的作用 物体的吸收率 物体的反射率 物体的透过率 2022/7/27 4、黑体、镜体、透热体和灰体 黑体（绝对黑体）： 能全部吸收辐射能的物体，即A

2、=1的物体 镜体（绝对白体）： 能全部反射辐射能的物体，即R=1的物体 透热体 ：能透过全部辐射能的物体，即D=1的物体 灰体 ：能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体 灰体的特点： 它的吸收率A不随辐射线的波长而变。 它不是透热体，即A+R=1,D=0。 2022/7/275、物体的发射能力-斯帝芬-波尔茨曼定律物体的辐射能力：物体在一定的温度下，单位表面积、单位时间内所发射的全部波长的总能量。用E表示，单位：W/m2。黑体的辐射能力：绝对黑体的辐射能力和绝对温度的四次方 成正比。 斯蒂芬-波尔茨曼定律 黑体的辐射系数 2022/7/27灰体的辐射能力E C：灰体的发射系数，取决于物体性

3、质、表面情况和温度。 黑度（发射率）：同一温度下，灰体的发射能力与黑体发射能力的比值。表明：灰体接近黑体的程度，值由实验测定。实验证明：2022/7/27材料温度红砖200.93耐火砖0.80.9钢板(氧化的)2006000.8钢板(抛光的)94011000.550.61铝(氧化的)2006000.110.19铝(抛光的)2255750.0390.057铜(氧化的)2006000.570.87铜(抛光的)0.03铸铁(氧化的)2006000.640.78铸铁(抛光的)3309100.60.7某些工业材料的黑度2022/7/276、克希霍夫定律 克希霍夫定律 一切物体的发射能力与其吸收率得比值均

4、相等，且等于同温度下的绝对黑体的发射能力，其值只与温度有关。 A灰体B黑体A发射辐射能全部被B吸收。B发射辐射能：部分被A吸收 ； 部分被A反射 。2022/7/27由 和 在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上相等。表示灰体发射能力占黑体发射能力的分数A为外界投射来的辐射能被物体吸收的分数 2022/7/27二、两固体间的相互辐射 1、 两无限大平行灰体壁面之间的相互辐射 工业上常遇到两固体间的相互热辐射，可近似按灰体处理，故较复杂。两固体间辐射传热的净传热量与两物体的温度、形状、相对位置以及物体本身性质有关。不考虑几何因素面积很大，距离很近，两大平行灰体平板间的相互辐射。平板1：T1、E

5、1、A1平板2：T2、E2、A2 2022/7/2712E1板1辐射总能量： R2E1R22R12E1R2R1E1R22R1E1R23R12E1R23R13E1R24R13E1板2辐射总能量：2022/7/272022/7/27板1向板2传递的净辐射热通量：2022/7/272022/7/27C1-2总辐射系数 2022/7/27在面积均为A相距很小的平行面间的辐射传热速率为： 当两平行壁面间距离与表面积相比不是很小时 ，辐射传热速率应写为： 2022/7/27 C1-2：物体1对物体2的总发射系数，取决于壁面的性质和两个壁面的几何因素。 （具体参见书本列表） 例：车间内有一高和宽各为3m的铸

6、铁炉门，其温度为227，室内温度为27。为了减少热损失，在炉门前50mm处设置一块尺寸和炉门相同的而黑度为0.11的铝板，试求放置铝板前、后因辐射而损失的热量。 ：几何因子或角度系数，表示从辐射面积A所发射出的能量为另一物体表面所拦截的分数。数值与两表面的形状、大小、相互位置以及距离有关。 2022/7/27解：(1)放置铝板前因辐射损失的热量取铸铁的黑度为2022/7/27（2）放置铝板后因辐射损失的热量用下标1、2和i分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的温度为TiK，则铝板向房间辐射的热量为：2022/7/27式中： 炉门对铝板的辐射传热可视为两无限大平板之间的传热，故放置铝板后因辐射损失的热量为：2022/7/27式中：当传热达到稳定时，2022/7/27放置铝板后因辐射的热损失减少百分率为：结论：设置隔热挡板是减少辐射散热的有效方法，而且挡板材料的黑度愈低，挡板的层数愈多，则热损失愈少。2022/7/27三、辐射、对流联合传热 设备的热损失等于对流传热和辐射传热之和 。由于对流散失的热量 ：由于辐射而散失的热量 ：设备向大气辐射传热， 2022/