文档介绍：热量的传输
辐射传热
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第四章辐射传热
§4—1 基本概念
一热辐射的本质和特点:
1 本质: 是众多的辐射现象的一种,由于温度的原因而产生的辐射叫热辐射。
本质: 电磁波辐射。(红外辐射)
热射线:—100µm之间,理论上
为0—∞范围。
分类:-- 紫外线
-- 可见光
--100 红外线
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热辐射线
无线电波
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2 特点: (1)无须物体间的接触
(2)绝对温度在0(k)以上的物体均在不断的向外辐射能量,即使两物体的温度相同,亦是动态平衡。
(3) 辐射换热伴随有能量的二次转化。
二物体对热射线的反应
同可见光一样,热射线投射到物体上后也是吸收一部分,反射一部分,透射一部分。
如图,
G:投射到物体表面上的总能量。
GA:被物体吸收的能量
GR:被物体反射的能量
GD:被物体透射的能量
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吸收
热能
低温物体
热能
高温物体
辐射能流(热射线)
G
GR
GD
GA
穿透
与中间介质无关而由电磁波传输
反射
用冰制成的冷的透镜聚焦太阳的辐射热可使黑纸燃烧,并在发出可见光的同时向外辐射热能
高温物体的热能以电磁波的形式传递给低温物体
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据能量守恒定律,有:
G = GA + GR + GD
即: GA /G + GR /G + GD /G =1
式中:
GA /G =A 叫物体的吸收率
GR /G = R 叫物体的反射率
GD /G = D 叫物体的透射率
当物体将投射到其表面上的能量全部吸收时,即
R=D=0 ;A = 1 时,叫理想黑体,简称黑体
当物体将投射到其表面上的能量全部反射时,即
A= D = 0:R= 1 时,叫理想白体,简称白体
当物体将投射到其表面上的能量全部透射时,即
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A = R = 0 , D = 1 时,叫透热体。
同可见光一样,辐射能的反射有镜反射和漫反射两种,当物体表面十分光滑时,就形成了镜反射,即入射角等于反射角,高度抛光的金属等。
如果表面粗糙,即当粗糙度大于波长时,反射即
为漫反射。可理解为辐射能被物体吸收后又辐射出来。如图所示。
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说明
1. A、R、D都是无因次量,其数据在0 – 1之间。各自的大小与物体的特性、温度及表面状况有关
2. 黑体、白体、透热体都是理想化的物体,但工程中有些物体接近这些理想化的物体。与颜色无关
如,烟煤、雪等 A=,
高度抛光的金属, R= ,
单原子和双原子气体:D=1
3. 对于固体和液体,D=0 有 A+R = 1
对于气体,R = 0 A+ D = 1
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三. 辐射力和辐射强度
1. 辐射力:E
单位时间,单位表面积向半球空间辐射出的全部
波长(0--∞)范围的能量。单位:w /㎡
2. 单色辐射力 E
单位时间,单位面积向半球空间辐射出的某特定
波长(+d)的能量。单位: w/㎡·m
与E的关系:
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3. 方向辐射力 Eθ
单位时间、单位表面积在某特定方向的单位立体角内辐射出的全部波长的能量。单位:W/(㎡Sr)
平面角: = S/ r (弧度)
立体角: 以立体角的角端为中心,作一半径为r的半球,将半球上被立体角切割的面积 f 除以半径的平方 r2 即得立体角的量度= f / r2,Sr 球面度。
整个半球的面积为2π r2 ,为2π个球面度。
若取微元面积df 为切割面积,则得微元立体角 d 。
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