热辐射及辐射传热.ppt

文档介绍：热辐射及辐射传热
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第5章 热辐射及辐射传热
§5sr( 球面度 ) 。
(3)立体角
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定义：单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内所发射的总辐射能（发射辐射和反射辐射），W/()
(4)定向辐射度Lp：
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漫发射表面：能向半球空间各方向发出均匀辐射度Le的发射辐射物体表面（黑体）。
漫反射表面：若不论外界辐射是以一束射线沿某一方向投入还是从整个半球空间均匀投入，物体表面在半球空间范围内各方向都有均匀的反射辐射度Lr的物体表面（白体）。
五、漫射表面
漫射表面：若表面即使漫发射表面，又是漫反射表面，则该表面称漫射表面
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一、黑体和黑体模型
图5-6 黑体模型
§5-2 黑体辐射的基本定律
黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。
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黑体性质
黑体吸收能力最强，α=1
黑体的辐射能力也最强，ε=1
黑体表面是漫发射表面
自然界中，真正的黑体不存在，但是吸收能力很强的物体也存在，烟炱和黑丝绒
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烟炱
烟炱是指从烟囱分离下来的或被烟道气冲刷出来而后落到烟囱周围地区的煤烟。，。其成分中50%是碳（即炭黑）。由于它有很大的表面积，在大气中能被氧化，或表面积吸附了气体污染物（如二氧化硫、氮氧化物等）起催化氧化的作用。这种炭黑颗粒对二氧化硫和氮氧化物的催化氧化作用要比气相氧化作用分别高100倍和10倍。在重油锅炉的烟道气中含烟炱200-300mg/m3，在炉排上烧煤的煤炉中，因燃烧条件差，有更多的烟炱生成。烟炱可作炭黑生产，用于颜料、墨、油墨、油漆工业，也广泛用于橡胶的补强剂。
soot 亲油，厌水，不溶于水、酸和碱。是煤的挥发分在不完全燃烧或高温热解时的产物。是可吸入颗粒。汽车尾气中含有soot，soot形成有氧化、热分解、成核、合并、表面增长和凝聚六个过程。形成过程就是气相或液相碳氢化合物向固体弹劾的转变及重返气相物的过程。
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光谱辐射力Eλ：单位时间内，单位波长范围内(包含某一给定波长)，物体的单位表面积向半球空间发射的能量，(W/m3)。
E、Eλ关系:
黑体一般采用下标b表示，如黑体的辐射力为Eb，黑体的光谱辐射力为Ebλ
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二、普朗克Planck定律
式中，λ— 波长，m ； T — 黑体温度，K ；
c1 — 第一辐射常数，×10-16 Wm2；
c2 — 第二辐射常数，×10-2 WK；
1901年，普朗克在量子理论的基础上得到了黑体光谱辐射力Ebλ随波长λ和温度T变化的函数关系：
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Planck 定律的图示
黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系
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分析:
⑴黑体的光谱辐射力随波长连续变化(光滑曲线)
⑵λ→0或λ→∞，Ebλ→0
⑶对任一波长，T↑, Ebλ↑
⑷对任一温度，Ebλ存在最大值,Ebλmax,对应波长λmax,且随着温度T的增加，λmax变小，向左移动。
⑸当T很小时，可见光份额很少，随着T增大(>800K)，可见光份额才有所升高。常温下，实际物体的辐射主要是红外辐射。
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三、维恩位移定律(1893年)
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应用举例
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思考
1、一铁块放入高温炉中加热，从辐射的角度分析铁块的颜色变化过程
？
用它可测定太空星体表面温度，也可用来选择对特定地物的监测波段，如火灾检测。
2、黑体一定是黑色的吗？
3、节能灯原理？
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三、Stefan-Bolt