3-3 辐射传热.ppt

文档介绍：第四节辐射传热
中国地质大学(北京)
主要学****内容:
基本概念包括热辐射与辐射传热、热射线、黑体、镜体、透过体和灰体等
物体的辐射能力与相关定律
两固体间辐射传热
辐射、对流联合传热
学****重点:
物体的辐射能力与相关定律,物体间辐射的计算
一、基本概念
1 热辐射与辐射传热
1)热辐射物体以电磁波形式传递能量的过程称为辐射,被传递的能量称为辐射能。因热的原因引起的电磁波辐射,即是热辐射。
2)辐射传热不同物体间相互辐射和吸收能量的综合过程称为辐射传热。
辐射传热的净结果是高温物体向低温物体传递了能量。热辐射与对流和传导的主要不同点是:热辐射线可以在真空中传播,无需任何介质。
热射线
~20μm,~ ,~20μm。
可见光线和红外光线统称热射线。红外光线的热射线对热辐射起决定作用。
3 黑体、镜体、透过体和灰体
如图 4-1所示,假设投射在某一物体上的总辐射能量为Q,则其中有一部分能量QA被吸收,一部分能量QR被反射,余下的能量QD透过物体。物体上的总辐射能应为吸收、反射与透过能量之和,即:
图4-1 辐射能的吸收、反射和透过
Q
QR
QA
QD
黑体能全部吸收辐射能,即吸收率A=1的物体,称为黑体或绝对黑体。
镜体能全部反射辐射能,即反射率R=1的物体,称为镜体或绝对白体。
透热体能透过全部辐射能,即透过率D=1的物体,称为透热体。
一般单原子气体和对称的双原子气体均可视为透热体。(温室气体?)
一般来说,固体和液体都是不透热体,即D=0,故A+R=1;气体反射率R=0,A+D=1。
灰体以相同的吸收率部分地吸收由零到所有波长范围的辐射能的物体定义为灰体。灰体也是理想物体。
灰体的特点:
(1)灰体的吸收率A不随辐射线的波长而变。
(2)灰体是不透热体,即A+R=1。
大多数的工程材料都可视为灰体, 可简化辐射传热的计算。
二、物体的辐射能力和有关的定律
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,其单位为W/ m2。
在相同的条件下,物体发射特定波长的能力,称为单色辐射能力,用EΛ表示。
若在Λ至(Λ+ ΔΛ)的波长范围内的辐射能力为ΔE,则
辐射能按波长分布的定律——普朗克定律
根据量子理论推导出黑体的单色辐射能力EbΛ随波
长和温度变化的函数关系
称为普郎克定律,揭示黑体的辐射能力按照波长的分配规律。
讨论:,E bΛ变化关系有极值存在, 令
则
这称“维恩”定律,说明辐射强度的最高值随T增高而向Λ降低方向移动。
(T <1400K).~10μm的红外光波段内,~。在很高的T下,能量主要分布在短波区。
,实际物体的单色辐射力与Λ及T的关系只能用实验测定。
黑体辐射能力按波长的分布规律曲线如图4-35所示。