文档介绍：第三章 传热学3-辐射换热
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内 容
辐射换热基本概念
黑体辐射换热的基本定律
实际物体与灰体的辐射
角系数
两个灰体间的换热
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1 辐射换热基本概念
热辐射特点
(1) 定义：由自身温度和热运动的原因产生性吸收：投入辐射本身具有光谱特性，因此，实际
物体对投入辐射的吸收能力也根据其波长的不同而变化，这叫选择性吸收
3. 吸收率：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用表示，即
黑体
波长为的投射辐射，w/m2
所吸收的波长为的投射辐射，w/m2
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1859年，Kirchhoff 用热力学方法回答了这个问题，从而提出了Kirchhoff 定律。最简单的推导是用两块无限大平板间的热力学平衡方法。如图所示，板1是黑体，板2是任意物体，参数分别为Eb, T1 以及E, , T2，则当系统处于热平衡时，有
平行平板间的辐射换热
基尔霍夫定律
（吸收率与辐射率之间的关系）
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此即Kirchhoff 定律的表达式之一。该式说明，在热力学平衡状态下，物体的吸收率等与它的辐射率。但该式具有如下限制：
整个系统处于热平衡状态；
物体的吸收率和辐射率与温度有关，二者只有处于同一温度下的值才能相等；
投射辐射源必须是同温度下的黑体。
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角系数的定义、性质及计算
1. 角系数的定义
在介绍角系数概念前，要先温****两个概念
投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能，记为G。
(2)有效辐射：单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射。包括了自身的发射辐射E和反射辐射G。G为投射辐射。
有效辐射示意图
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角系数的概念：有两个表面，编号为1和2，其间充满透明介质，则表面1对表面2的角系数F12是：表面1直接投射到表面2上的能量，占表面1辐射能量的百分比。即
同理，也可以定义表面2对表面1的角系数。角系数的应用是有一定限制条件的，即漫射面、等温、物性均匀
4 角系数
设有温度分别为Ti 、Tj的表面Ai、Aj，均为漫反射表面，处于任意空间；dAi、dAj分别是其上的微元表面，ni ,nj分别是两个微元面的法线方向，两表面间的距离为r。
根据辐射强度的定义式：
又根据立体角的定义：
所以：
ji
d
W
同理：
所以：
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角系数的五个性质。
(1) 相对性
（2）自见性
指一个物体表面向外辐射的能量，到达自身表面，或者说被自身表面拦截的百分数
对于平面和凸面：
对于凹面：
角系数性质
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角系数的完整性
对于有n个表面组成的封闭系统，据能量守恒可得:
(3) 完整性
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（4）兼顾性
在任意两物体1、3之间设置一透热体2，当不考虑路程对辐射能的影响时，有：
物体1到2、3的辐射能相同
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（5）分解性
当两个表面A1和A2之间辐射换热时，如单独把A1分解成A3和A4 ，单独把A2分解成A5和A6 ，有：
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5 两个灰体之间的辐射换热
辐射换热热阻——组成辐射网络的基本热阻
（1）表面辐射热阻
从外部看，向外界发出的辐射能为有效辐射
从内部看，物体表面辐射出去的净热量为
由上两式可得有效辐射J：
表面辐射的净热量Q：
因为：
所以有：
表面辐射热阻
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辐射换热热阻
（2）空间辐射热阻
物体表面1辐射到表面2的辐射能为
物体表面2辐射到表面1的辐射能为
净辐射传热量为
空间辐射热阻
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下面来分析两个等温漫灰表面封闭系统内的辐射换热情况。如图所示，两个表面的净换热量为
被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热
表面1发出的热辐射到达表面2的部分
表面2发出的热辐射到达表面1的部分
灰体表面
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于是有
根据前面导出的热阻，有：
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（1）
有：
（2）
即A2无限大有：
（3）
有：
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被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热
黑体系统的辐射换热
黑体表面
如图所示，黑体表面1和2之间的辐射换热量为
表面1发出的热辐射到达表面2的部分
表面2发出的热辐射到达表面1的部分
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例：两无限长套管，内管和外管的温度分别是527℃和27℃，，内管以热辐射形式传给外管的热量是1060W/m，内管直径是20mm，求：外管直径为多少？
解：
内管向外管的辐射面积
外管向内管的辐射面积
可以应用公式：
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已知
代入上式：
解得：d2＝=51mm
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节点1
节点2
节点3
利用角系数的完整性、互