文档介绍：第十四章 辐射换热
学习导引
热辐射的传热现象与导热、热对流相比有着
本质的区别。物体之间以热辐射的形式实现热量
交换的现象称为辐射换热。本章主要介绍热辐射
的本质、特点及其有关的基本概念,阐述了热辐
射的两个基本定律,最后引入角系数的概念,并
延伸到两固体壁面间的辐射换热计算。
学习要求
本章重点是理解热辐射的基本概念和基本定律,通过学习应达到以下要求:
。
、反射、透射、黑体、白体、透热体及灰体等基本概念。
—玻尔兹曼定律及基尔霍夫定律的实质。
,能参照相关资料,由表或图线求出角系数。
,能对固体壁面之间简单的工程问题进行辐射换热的分析和计算。
。
本章难点
,对黑体的理解有一定难度,但它对辐射换热的研究起着重要作用。由黑体过渡到一般物体,是由易到难,由特殊到普通的研究方法。
,从物理概念入手,理解角系数的物理含义会比较容易些。
,应结合例题与习题加强练习。
第一节 热辐射的基本概念和基本定律
辐射、辐射能
物体以电磁波的形式传递能量的过程称为辐射,被传递的能量称为辐射能。
因热的原因激发物质内部微观粒子振动,将热能转变成辐射能,以电磁波的形式向外辐射的过程称为热辐射。
一、热辐射的基本概念
热辐射
热射线
电磁波谱
热辐射产生的电磁波,包括全部可见光(~m) 、
部分紫外线(<m)和部分红外线(>m) 。
常用波长来描述电磁波
一般可将热辐射看成红外线辐射。
热辐射的特点
(1)热辐射不需要冷、热物体直接接触,也不需要中间介质来传递热量,可以在真空中进行热量传播。
(2)热辐射过程不仅有能量的传递,而且还伴随有
能量形式的转换。
物体辐射
热能
辐射能
物体吸热
(3)任何物体的温度只要高于0K,都可以不停地向
外发射电磁波。温度愈高, 热辐射的能力愈强。
(4)辐射换热是物体之间相互辐射和吸收的总效果。
高温物体
低温物体
热辐射是热量传递的基本方式之一
如太阳
当热射线投射到物体表面上时,也发生吸收、反射
和透射现象。
、反射和透射
或
即
热射线是电磁波,也遵循可见光射线的规律
吸收率
反射率
透射率
总辐射能
A1,即RD0,物体能吸收全部的辐射能。
、白体和透热体
R1,即AD0,投射到物体上的辐射能被全部反射。
材料的性质及其表面粗糙度对吸收率有重大影响。
一般来讲,物体的表面越粗糙,吸收率就越大。
黑体
白体(镜体)
如磨光的金属表面
凡属黑体的一切量均加下角标b
均为假定的理想物体
如电影院内壁
透热体
D1,即AR0,投射到物体上的辐射能被全部透过。
如绝对干燥空气
一般来讲,固体和液体都是不透热体。气体反射率为0。
A<1,且吸收率不随波长而改变(A为常数)的物体。
绝大多数的工程材料在热辐射范围内均可近似为
灰体处理。
工程中为简化辐射换热计算而引入