[从业资格考试]12第十一章辐射换热.ppt

第十一章 辐射换热 11-1 热辐射的基本概念 11-2 黑体辐射的基本定律 11-3 实际物体的辐射特性，基尔霍夫定律 11-4 辐射换热的计算方法 11-5 遮热板的原理 11-6 太阳辐射 称为表面辐射热阻 对于黑体表面，?=1，表面辐射热阻为零， 。 （2）两个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热 若两个漫灰表面1、2构成封闭空腔, T1T2，则表面1净损失表面2净获得的热量分别为 表面辐射热阻网络单元 表面1、2之间净辐射换热量为 根据封闭腔的能量守恒， 联立以上三式，可得 两表面封闭空腔的辐射网络 空间辐射热阻网络单元 对于两块平行壁面构成的封闭空腔， ?1,2 称为系统黑度 对于凸型物体1和包壳2之间的辐射换热, 如果 ， （3）多个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热 封闭空腔内任意一个表面i 净损失的辐射热流量等于该表面与所有表面交换的辐射热流量的代数和，即 只要利用相应的空间辐射热阻将封闭腔所有的有效辐射节点连接起来, 就构成了完整的辐射换热网络。进而可以运用电学中直流电路的求解方法, 求出各节点的有效辐射及各表面的净辐射换热量。 （辐射网络法） 空腔内表面i 与其它表面之间的辐射换热网络单元 由三个漫灰表面组成的封闭空腔的辐射换热网络 重辐射面: 有效辐射等于投入辐射， ，净辐射换热量等于零。 对于灰体重辐射面, ， 重辐射面的存在改变了辐射能的方向分布, 所以影响整个系统的辐射换热。 辐射网络中的重辐射面3 原则上，对于n个表面构成的封闭空腔, 可以写出每个表面有效辐射节点方程, n个有效辐射节点方程组成线性方程组。只要每个表面的温度、发射率已知, 相关角系数可求, 就可以通过求解线性方程组得到各表面的有效辐射, 进而求得每个表面的净辐射换热量。 遮热板的主要作用就是削弱辐射换热。下面以两块靠得很近的大平壁间的辐射换热为例来说明遮热板的工作原理。 没有遮热板时，两块平壁间的辐射换热有2个表面辐射热阻、1个空间辐射热阻。 在两块平壁之间加一块大小一样、表面发射率相同的遮热板3， 如果忽略遮热板的导热热阻，则总辐射热阻增加了1倍，辐射换热量减少为原来的1/2，即 * * 第八章已指出，热辐射是热量传递的基本方式之一，以热辐射方式进行的热量交换称为辐射换热。辐射换热在热能动力工程、核能工程、冶金、化工、航天、太阳能利用、干燥技术以及日常生活中的加热、供暖等方面具有非常广泛的应用。 本章主要从宏观的角度介绍热辐射的基本概念、基本定律以及辐射换热的计算方法。 1. 吸收、反射与透射 投入辐射: 单位时间内投射到单位面积物体表面上的全波长范围内的辐射能。G w/m2 反射辐射: G? w/m2 吸收辐射: G? w/m2 透射辐射: G? w/m2 吸收比 反射比 透射比 根据能量守恒， 如果投入辐射是某一波长?的辐射能G? ，则 光谱吸收比 光谱反射比 光谱透射比 与 的关系： 注意： （1） 属于物体的辐射特性，取决于物体的种类、温度和表面状况，是波长的函数。 不仅取决于物体的性质，还与投射辐射能的波长分布有关。 （2）固体和液体对辐射能的吸收和反射基本上属于表面效应。金属：表面层厚度小于1?m；绝大多数非金属：表面层厚度小于1mm。 （3）对于固体和液体， 。 镜反射与漫反射： 产生何种反射决于物体表面的粗糙程度和投射辐射能的波长 。 2. 灰体与黑体 灰体： 注意：黑体、白体与黑色、白色物体的区别。 光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体，即 分别等于常数。 绝对黑体： 吸收比? = 1的物体，简称黑体。黑体和灰体一样，是一种理想物体。 人工黑体模型： 镜体（漫反射时称为白体）：? = 1 绝对透明体 ：? = 1 3. 辐射强度 辐射强度说明物体表面在空间某个方向上发射辐射能的多少。 立体角： 半径为r的球面上面积A与球心所对应的空间角度， 单位为Sr（球面度） （?，?）方向上的微元面积 dA2对球心所张的微元立体角 辐射强度： 单位时间内