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第6章-热辐射及辐射传热.ppt

上传人:我是药仙 2022/7/22 文件大小:4.02 MB

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文档介绍

文档介绍:第6章-热辐射及辐射传热
当热辐射投射到物体表面上时,与可见光一样,会发生吸收、反射和穿透三种现象。
二、吸收比、反射比和透射比
对于大多数的固体和液体:
对于不含颗粒的气体:
为研究辐射特性可提出以下理想辐射模型:
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?
暗红、鲜红、桔黄、白炽(超过1300度)
三、Stefan-Boltzmann定律
式中,σ= ×10-8 W/(m2K4),是斯蒂芬-波尔兹曼常数。
描述了黑体辐射力随表面温度的变化规律。
1879年Stefan实验,1884年 Boltzman热力学理论得出;将Plank’s Law积分即得。
黑体辐射函数
定义:在0~λ的波长范围内黑体发出的辐射能在其辐射力中所占份额。
图中的在1和2之间的线下面积。黑体在波长λ1和λ2区段内所发射的辐射力:
黑体辐射函数
定义:在0~λ的波长范围内黑体发出的辐射能在其辐射力中所占份额,Fb(0~λ) 。
将Ebλ用普朗克定律代入得:
波段辐射力:
在λ1~λ2的波长范围黑体的波段辐射函数为:
黑体辐射函数
四、 Lambert 定律
定向辐射强度的定义图
可以证明:
         
黑体辐射的定向辐射强度与方向无关。
它说明黑体的定向辐射力随天顶角呈余弦规律变化。 Lambert定律也称为余弦定律。黑体辐射能在空间不同方向上的分布不均匀:法向最大,切向最小(为零)。
注意:
1)对服从Lambert定律的表面,辐射强度与辐射力的关系。
2)定向辐射强度与方向无关的表面——漫射表面
3)对黑体辐射强度的理解:相当于“灯泡亮度”,即从不同方向看过去,其亮度都是一样的。
黑体辐射定律小结
1、Stefan-Boltzmann定律:描述黑体在某一温度下向半球空间所有方向辐射的全部波长的能量,即对方向和波长都积分的结果。
2、Planck定律:描述黑体在某一温度下向半球空间所有方向辐射的能量沿波长分布的规律,即只对方向积分,但研究的是某一波长。
3、Lambert定律 :描述黑体在某一温度下所辐射的全部波长的能量沿半球空间方向上的分布规律,即只对波长积分,但研究的是某一方向。
对黑体而言,辐射强度是常数。
任意放置的两个黑体表面:
——面积-A1、A2
——温度-T1、T2
如何计算它们的传热量?
§6-3 黑体表面间的辐射传热与角系数
表面1发出的辐射能-Eb1A1
表面2发出的辐射能-Eb2A2
二者相减是不是它们之间的换热量?
为什么?
在表面面积、温度确定的条件下,表面1发出的辐射能未必全部落到表面2上,同样表面2发出的辐射能未必全部落到表面1上
表面相对位置不同,黑体发出的辐射能落到对方上的数量是不同的——因为表面是向其上的半球空间发射的
两个表面之间的辐射换热量与两个表面之间的相对位置有很大关系
表面相对位置的影响
a图中两表面无限接近,相互间的换热量最大;
b图中两表面位于同一平面上,相互间的辐射换热量为零。
一、角系数
同理,表面2发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面2对表面1的角系数,记为X2,1。
角系数是进行辐射换热计算时空间热组的主要组成部分。
角系数:把表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数,记为X1,2。
二、确定角系数的方法
从角系数的定义出发直接求得
积分法
查曲线法
代数分析法
投影法(几何图形法)
T2
T1
三、角系数的性质
研究角系数的性质是用代数法(代数分析法)求解角系数的前提。
假定:
所研究的表面是漫射的
在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度是均匀的
1、角系数的相对性
当T1=T2时,净辐射换热量为零,即Eb1=Eb2
则两个表面间角系数的相对性的表达式:
两个黑体表面间进行辐射换热,表面1辐射到表面2的辐射能为A1Eb1X1,2,表面2辐射到表面1的辐射能为A2Eb2X2,1,两黑体表面间的净辐射换热量为:
由于角系数是纯几何因素,与是否黑体无关,所以相对性也适用于其它漫射表面。
2、角系数的完整性
角系数的完整性
注:若表面1为非凹表面时,X1,1=0;若表面1为凹表面,
3、角系数的有界性
如图:从表面1上发出而落到表面2上的总能量,等于落到表面2上各部分的辐射能之和:
4、角系数的分解性(可加性)
如把表面2进一步分成若干小块,则有
角系数的可