文档介绍：本章中将阐述热辐射的本质、特征,以及有关的基本概念和基本规律,在此基础上,进一步分析辐射换热的计算和辐射换热的网络求解法。本专业主要介绍热辐射的本质、特征,以及有关的基本概念和基本规律,对后半部分内容不做要求。§8-1热辐射的基本概念一、辐射和热辐射辐射:从宏观的角度、辐射是连续的电磁波传递能量的过程;从微观的角度,辐射是不连续的量子传递能量的过程。因此,物体向外界以电磁波的形式发射携带能量的量子的过程称为辐射。辐射能:通过辐射所传递的能量称为辐射能(也把辐射这个术语用来表明辐射能本身)。热辐射:通常把物质由于自身与温度有关的原因而激发产生的电磁波传播称为热辐射。任何物体在绝对零度以上都能发射出电磁波。物质可对外发射从零到无穷大的任何波长的电磁波,激发方式不同,所产生的电磁波波长就不相同,它们投射到物体上产生的效应也不同。热射线:—100μm;可见光:—,所有电磁辐射都以光速进行传播,其值等于辐射波长与频率的乘积:c=λν(8-1)式中c——光速;λ——波长;ν——频率。热辐射的传播是以不连续的量子形式进行的,每个量子的能量为:E=hν(8-2)式中h—普朗克常数,×10-34J·S。辐射换热:物体之间相互辐射和相互吸收过程的总效果,称为辐射换热。特点:1、不依靠物体间相互接触而进行热量传递,只要彼此可见的物体就能互相进行热辐射。2、辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化,即物体的部分内能转化为辐射能发射出去,当射及另一物体表面而被吸收时,辐射能又转化为该物体的内能。3、辐射换热过程中,高温物体向低温物体辐射能量的同时,低温物体也向高温物体辐射能量,热辐射是双向的。能量最终由高温物体传向低温物体。二、辐射能的吸收、反射和透射各种辐射射线都是电磁波,因而它们之间并无绝对的对立,可见光与不可见的热射线也无本质的区别。当热辐线投射到物体上时,和可见光一样也有吸收,反射和透射现象发生。根据能量守恒原则:Gα+Gρ+Gτ=GGα/G+Gρ/G+Gτ/G=1其中:Gα/G、Gρ/G、Gτ/G分别称为该物体对投射辐射的吸收率,反射率和透射率依次用符号α、ρ、τ表示,即有:α+ρ+τ=1(8-3a)单色辐射:在某个特定波长下的辐射称为单色辐射,如果投射能量是单色辐射,上述关系也同样适用。αλ+ρλ+τλ=1(8-3b)式中:αλ、ρλ、τλ分别为单色吸收率、单色反射率和单色透射率。α、ρ、τ和αλ、ρλ、τλ是物体表面的辐射特性,和物体的性质,温度及表面状况有关。α、ρ、τ还和投射能量的波长分布有关。固体和液体不允许热辐射透过。透射率τ=0,即α+ρ=1。即:吸收能力大的物体其反射本领就小;反之吸收能力小的物体其反射本领就大。气体对辐射能几乎没有反射能力,可认为反射率ρ=0,即α+τ=1。显然,吸收性大的气体,其穿透性就差。多原子气体才具有吸收能力。固体和液体物体表面状况对这些特性的影响是至关重要的。辐射能投射到物体表面后的反射现象,也和可见光一样有镜面反射和漫反射两种情况。当表面不平整尺寸(表面粗糙度)小于投射辐射的波长时,形成镜面反射,此时入射角等于反射角。当表面不平整尺寸(表面粗糙度)大于投射辐射的波长时,入射射线被反射后沿各个方向均匀分布、形成漫反射。一般工程材料的表面大都形成漫反射。