化工原理第五章第五节讲稿课件.ppt

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 一、基本概念和定律 二、两固体间的相互辐射 三、辐射、对流联合传热 * * 第五节 辐射传热 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 3、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 QR QD QA N Q 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=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。 5、物体的辐射能力---斯帝芬-波尔茨曼定律 物体辐射能力： 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。 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。 绝对黑体的单色辐射能力Ebλ随波长的变化的规律 ： 当λ=0时，单色发射能力Ebλ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 ， Ebλ又随λ的增加而减小； λ=∞时，又回到零。 黑体的辐射能力 ——斯蒂芬---波尔茨曼定律 黑体的辐射常数或斯蒂芬---波尔茨曼常数 黑体的辐射系数 绝对黑体的辐射能力和绝对温度的四次方成正比。 灰体的辐射能力E ： C：灰体的辐射系数，取决于物体性质、表面情况和温度。 黑度（发射率）： 同一温度下，灰体的辐射能力与黑体辐射能力的比值 6、克希霍夫定律 A1 ——克希霍夫定律 一切物体的辐射能力与其吸收率的比值均相等，且等于同温度下的绝对黑体的辐射能力，其值只与温度有关。 在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上相等。 ε表示灰体辐射能力占黑体辐射能力的分数 A为外界投射来的辐射能被物体吸收的分数 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’ 1 1 2 2 E1 E2 R2E1 R1E2 R1R2E1 R1R2E2 R12R22E1 R12R2E2 R1R22E1 R12R22E2 同理，从壁面2辐射和反射的能量之和E2’ C1-2——总辐射系数 ∴在面积均为S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： C1-2：物体1对物体2的总辐射系数，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。 ψ：几何因子或角系数，表示从辐射面积S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。 解：(1)放置铝板前因辐射损失的热量 取铸铁的黑度为 （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Ti （ K），则铝板向房间辐射的热量为： 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： 式中： 当传热达到稳定时， 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。 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， * *