第五章传热热辐射

5.5辐射传热化学工程与工艺研究所5/24/20231热辐射的定义与性质

任何物体，只要其绝对温度不为零度，都会不停的以电磁波的形式向外界辐射能量；同时，又不断吸收来自外界其他物体的辐射能。当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体与外界就产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。热辐射线可以在真空中传播，无需任何介质，这是热辐射与对流和传导的主要不同点。因此，辐射传热的规律也不同于对流传热和导热。5/24/202325/24/20233（一）固体辐射

1.黑体入射辐射Q某物体按能量守恒定律，有:5/24/20234显然，有：式中各项依次称为该物体对入射辐射的吸收率，反射率和穿透率，并分别用字母a,r,d表示。黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，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5/24/20235黑体a=1.白体r=1.透射体d=1“黑”，“白”之分不据颜色雪霜a=0.985近似黑体，黑光金属r=0.97近似白体。黑体，白体，透射体5/24/20236斯蒂芬—波尔兹曼定律称为黑体发射常数。上式也可表示为：称为黑体发射系数。表明绝对黑体的发射能力和绝对温度的四次方成正比。5/24/202372.实际物体黑度黑度只与辐射物体本身情况有关（与温度有关），是物体的一种性质，而与外界无关。任何实际物体只能部分吸收投入其上的辐射能，而且对不同波长的辐射能呈现出一定的选择性，即对不同波长的辐射能的吸收程度不同。5/24/202383.灰体实验证明，对于波长在范围内的辐射能，即工业上应用最多的热辐射，大多数材料的吸收率随波长变化不大，根据这一实际情况，可以把实际物体当成是对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体。这种理想物体称为灰体。5/24/20239克希荷夫从理论上证明：此式称为克希荷夫定律。此式为克希荷夫定律得另一种表达式。5/24/2023104.黑体间的辐射传热两黑体间传递的热流量：5/24/202311角系数定义从表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为落到dA2上的由dA1发出的辐射能dA1向外发出的总辐射能5/24/202312由蓝贝特定律可证明：工程上为了方便起见，已经把角系数的结果绘成曲线，以便计算。5/24/2023135.灰体间的辐射传热125/24/202314有效辐射和投入辐射单位时间内离开某灰体单位面积的总辐射能称为有效辐射，而单位时间投入灰体单位面积的总辐射能称为投入辐射。12对假象平面1考察，单位时间，单位面积净损失能量为：对假象平面2考察，有：5/24/202315联立全上两穿式，广得：引入愉了有浓效辐胡射，殊则可乔以把舱灰体绵当成恶是对惩投入叛辐射铸全部件吸收利而辐扇射能于力等轨于有浴效辐踩射的突“黑凯体”论。将有权效辐姨射的晓表达硬式代亩入，品并且储当考辆察对竭象是净两灰李体组籍成的喂与外盲界没稀有辐妥射能妹交换辞的封挽闭系屯统时事，有阳：可得垂：5/明18替/2稀02肥316或写援成：式中士，称为隙系统牢黑度嗽。5/植18渗/2愤02园317(1灶)两距秃离很成近大礼平板棍：5/舱18然/2想02度318(2毫)内包咐系统迈，内捷包物说体具否有凸举表面125/兽18消/2宽02催319例：热电偶的测温误差：用裸露热电偶测得管产内高温气体的温度T1＝923K。已知管壁温度为713K，热电偶表面的黑度，高温气体对热电偶表面的对流给热系数，试求管内的真实温度及热电偶的测温误差。如采用单层遮热抽气式热电偶，热电偶的指示温度为多少？假设由于抽气的原因气体对热电偶的对流给热系数增至，遮热罩表面的黑度5/滑18滚/2签02秤3205/民18潮/2鱼02溜3215/俭18观/2愤02霉322(6自)影响崭辐射饥的主毕要因穷素1.温度外影响与捞成惨正比灿，很刃敏感看。与政对流登、传盲导不促同。2.几何统位置悲影响壤角系菊数3.表面萝黑度隙的影拆响为了突减少姨辐射宫散热浇，可淹在表思面上偷镀以凝黑度阴很小特的银仿、铝聋等。4.辐射满表面猛之间薯介质碌的影扫响介质止指辐桶射面煌之间宝的某铃一参昂与辐页射的缝物体的，其获影响码着辐咸射面弱之间翠的直倚接辐竖射，臭如遮协热屏应壁。串为了蛇减少罩辐射第散热挣，加串遮热擦板。5/秀18洒/2度02抄323例：绵遮热街板的位作用控：实误验室岁内有望一高0.塌5m，宽1m的铸谷铁炉皂门，弊其表休面温友度为敏，美（1）试暖求由粉于炉聋门辐厦射散把热的博热流摸量（2）若赴在炉闲门前采很近刃距离庸平行秒放置共一块上同等虑大小粘的铝糊板（睛已氧杰化）难作为遮尿热板浅，则纳辐射泉散热辣热流刷量可块降为悦多少倒？设模室温农为桶。高温炉门铝板遮热板环境空气5/候18朵/2姥02尽3245/纤18众/2贞02锹3255/锐18租/2僵02觉326(7倘)辐射游给热渗系数5/温18姜/2奋02鞠327（二砖）气体辐剑射气体：对盒称双推原子互气体然（H2、O2、空气亡）——近似透热些体，无吸读收、判辐射叮能力多原贪子气掀体(CO2、H2O蒸汽)——高温择时具想有很屡强辐宋射和街吸收欲能力迁。气体厚热辐扰射特葱点：*企选择眠性—只辐剩射和劫吸收袍某一告波长痒范围念的辐目射能仆；*容积虏辐射旬特性—吸收以和辐膜射在府整个绍体积身内进闲行。气体崭发射海能力泻：5/脖18努/2谜02咬328（三短）辐察射、粥对流坊的联建合