化工原理第四章第六节讲稿

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2023/1/11一、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

2023/1/113、热辐射对物体的作用

A=QA/Q

——物体的吸收率

R=QR/Q

——物体的反射率

D=QD/Q

——物体的透过率

2023/1/114、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=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。

2023/1/115、物体的发射能力---斯帝芬-波尔茨曼定律物体发射能力：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。单色辐射能力：单位表面积、单位时间内的发射某一特定波长的能力。2023/1/11

绝对黑体的单色发射能力Eλ0随波长的变化的规律：2023/1/11当λ=0时，单色发射能力Eλ0均等于零；波长增加时，单色发射能力也随之增加，达到一最高值后，Eλ0又随λ的增加而减小；

λ=∞时，又回到零。黑体的发射能力

——斯蒂芬---波尔茨曼定律

2023/1/11黑体的发射常数或斯蒂芬---波尔茨曼常数

黑体的发射系数

绝对黑体的发射能力和绝对温度的四次方成正比。灰体的发射能力E：C：灰体的发射系数，取决于物体性质、表面情况和温度。

2023/1/11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6、克希霍夫定律

2023/1/11——克希霍夫定律

一切物体的发射能力与其吸收率得比值均相等，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。

由

和

在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上相等。ε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

2023/1/11二、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

从壁面1辐射和反射的能量之和E1’2023/1/112023/1/11同理，从壁面2辐射和反射的能量之和E2’2023/1/112023/1/11C1-2——总发射系数

2023/1/11∴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：2023/1/11

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。

例：车间内有一高和宽各为3m的铸铁炉门，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。

φ：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。

2023/1/11解：(1)放置铝板前因辐射损失的热量取铸铁的黑度为2023/1/11（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：2023/1/11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：2023/1/11式中：当传热达到稳定时，2023/1/11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。2023/1/11三、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，

2023/1/11改成对流传热系数的形式