傳熱-化工原理4-6課件

第四章

傳熱一、基本概念和定律二、兩固體間的輻射傳熱三、對流和輻射的聯(lián)合傳熱第六節(jié)

輻射傳熱2022/11/26第四章

傳熱第六節(jié)

輻射傳熱2022/11/261一、基本概念和定律1、熱輻射

熱輻射：物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射

輻射傳熱：不同物體間相互輻射和吸收能量的綜合過程2、熱射線

熱射線：可見光線和紅外光線統(tǒng)稱為熱射線服從反射定律和折射定律

能在均一介質(zhì)中作直線傳播

在真空和大多數(shù)的氣體（惰性氣體和對稱的雙原子氣體）中熱射線可以完全透過

2022/11/26一、基本概念和定律1、熱輻射物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程23、熱輻射對物體的作用

A=QA/Q

——物體的吸收率

R=QR/Q

——物體的反射率

D=QD/Q

——物體的透過率

2022/11/263、熱輻射對物體的作用A=QA/Q——物體的吸收率R=34、黑體、鏡體、透熱體和灰體

黑體（絕對黑體）：

能全部吸收輻射能的物體，即A=1的物體

鏡體（絕對白體）：

能全部反射輻射能的物體，即R=1的物體

透熱體：能透過全部輻射能的物體，即D=1的物體

灰體：能夠以相等的吸收率吸收所有波長輻射能的物體

灰體的特點：它的吸收率A不隨輻射線的波長而變。它不是透熱體，即A+R=1,D=0。

2022/11/264、黑體、鏡體、透熱體和灰體黑體（絕對黑體）45、物體的發(fā)射能力---斯帝芬-波爾茨曼定律物體發(fā)射能力：物體在一定的溫度下，單位表面積、單位時間內(nèi)所發(fā)射的全部波長的總能量。用E表示，單位：W/m2。單色輻射能力：單位表面積、單位時間內(nèi)的發(fā)射某一特定波長的能力。2022/11/265、物體的發(fā)射能力---斯帝芬-波爾茨曼定律物體發(fā)射能力：物5

絕對黑體的單色發(fā)射能力Eλ0隨波長的變化的規(guī)律：2022/11/26絕對黑體的單色發(fā)射能力Eλ0隨波長的變化的規(guī)律：20226當(dāng)λ=0時，單色發(fā)射能力Eλ0均等于零；波長增加時，單色發(fā)射能力也隨之增加，達到一最高值后，Eλ0又隨λ的增加而減??；

λ=∞時，又回到零。黑體的發(fā)射能力

——斯蒂芬---波爾茨曼定律

2022/11/26當(dāng)λ=0時，單色發(fā)射能力Eλ0均等于零；黑體的發(fā)射能力——7黑體的發(fā)射常數(shù)或斯蒂芬---波爾茨曼常數(shù)

黑體的發(fā)射系數(shù)

絕對黑體的發(fā)射能力和絕對溫度的四次方成正比?；殷w的發(fā)射能力E：C：灰體的發(fā)射系數(shù)，取決于物體性質(zhì)、表面情況和溫度。

2022/11/26黑體的發(fā)射常數(shù)或斯蒂芬---波爾茨曼常數(shù)黑體的發(fā)射系數(shù)絕8黑度（發(fā)射率）：同一溫度下，灰體的發(fā)射能力與黑體發(fā)射能力的比值6、克?；舴蚨?/p>

2022/11/26黑度（發(fā)射率）：同一溫度下，灰體的發(fā)射能力與黑體發(fā)射能力的比9——克?；舴蚨?/p>

一切物體的發(fā)射能力與其吸收率得比值均相等，且等于同溫度下的絕對黑體的發(fā)射能力，其值只與溫度有關(guān)。

由

和

在同一溫度下，物體的吸收率和黑度在數(shù)值上相等。ε表示灰體發(fā)射能力占黑體發(fā)射能力的分?jǐn)?shù)A為外界投射來的輻射能被物體吸收的分?jǐn)?shù)

2022/11/26——克?；舴蚨梢磺形矬w的發(fā)射能力與其吸收10二、兩固體間的相互輻射

1、

兩無限大平行灰體壁面之間的相互輻射

從壁面1輻射和反射的能量之和E1’2022/11/26二、兩固體間的相互輻射1、兩無限大平行灰體壁112022/11/262022/11/2612同理，從壁面2輻射和反射的能量之和E2’2022/11/26同理，從壁面2輻射和反射的能量之和E2’2022/11/26132022/11/262022/11/2614C1-2——總發(fā)射系數(shù)

2022/11/26C1-2——總發(fā)射系數(shù)2022/11/2615∴在面積均為A相距很小的平行面間的輻射傳熱速率為：

當(dāng)兩平行壁面間距離與表面積相比不是很小時

，輻射傳熱速率應(yīng)寫為：2022/11/26∴在面積均為A相距很小的平行面間的輻射傳熱速率為：16

C1-2：物體1對物體2的總發(fā)射系數(shù)，取決于壁面的性質(zhì)和兩個壁面的幾何因素。

例：車間內(nèi)有一高和寬各為3m的鑄鐵爐門，其溫度為227℃，室內(nèi)溫度為27℃。為了減少熱損失，在爐門前50mm處設(shè)置一塊尺寸和爐門相同的而黑度為0.11的鋁板，試求放置鋁板前、后因輻射而損失的熱量。

φ：幾何因子或角度系數(shù)，表示從輻射面積A所發(fā)射出的能量為另一物體表面所攔截的分?jǐn)?shù)。數(shù)值與兩表面的形狀、大小、相互位置以及距離有關(guān)。

2022/11/26C1-2：物體1對物體2的總發(fā)射系數(shù)，取決于壁面的性17解：(1)放置鋁板前因輻射損失的熱量取鑄鐵的黑度為2022/11/26解：(1)放置鋁板前因輻射損失的熱量取鑄鐵的黑度為2022/18（2）放置鋁板后因輻射損失的熱量用下標(biāo)1、2和i分別表示爐門、房間和鋁板。假定鋁板的溫度為TiK，則鋁板向房間輻射的熱量為：2022/11/26（2）放置鋁板后因輻射損失的熱量2022/11/2619式中：爐門對鋁板的輻射傳熱可視為兩無限大平板之間的傳熱，故放置鋁板后因輻射損失的熱量為：2022/11/26式中：爐門對鋁板的輻射傳熱可視為兩無限大平板之間的傳熱20式中：當(dāng)傳熱達到穩(wěn)定時，2022/11/26式中：當(dāng)傳熱達到穩(wěn)定時，2022/11/2621放置鋁板后因輻射的熱損失減少百分率為：結(jié)論：設(shè)置隔熱擋板是減少輻射散熱的有效方法，而且擋板材料的黑度愈低，擋板的層數(shù)愈多，則熱損失愈少。2022/11/26放置鋁板后因輻射的熱損失減少百分率為：結(jié)論：設(shè)置隔熱擋板是減22三、輻射、對流聯(lián)合傳熱

設(shè)備的熱損失等于對流傳熱和輻射傳熱之和

。由于對流散失的熱量：由于輻射而散失的熱量

：∵設(shè)備向大氣輻射傳熱，

2022/11/26三、輻射、對流聯(lián)合傳熱設(shè)備的熱損失等于對流傳熱和輻射傳熱之23改成對流傳熱系數(shù)的形式

——輻射傳熱系數(shù)

2022/11/26改成對流傳熱系數(shù)的形式——輻射傳熱系數(shù)2022/11/224總熱損失量為：

——對流輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)

對于有保溫層的設(shè)備、管道等，外面對周圍環(huán)境的對流、輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)可用近似公式估算。

2022/11/26總熱損失量為：——對流輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)25第四章

傳熱一、基本概念和定律二、兩固體間的輻射傳熱三、對流和輻射的聯(lián)合傳熱第六節(jié)

輻射傳熱2022/11/26第四章

傳熱第六節(jié)

輻射傳熱2022/11/2626一、基本概念和定律1、熱輻射

熱輻射：物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射

輻射傳熱：不同物體間相互輻射和吸收能量的綜合過程2、熱射線

熱射線：可見光線和紅外光線統(tǒng)稱為熱射線服從反射定律和折射定律

能在均一介質(zhì)中作直線傳播

在真空和大多數(shù)的氣體（惰性氣體和對稱的雙原子氣體）中熱射線可以完全透過

2022/11/26一、基本概念和定律1、熱輻射物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程273、熱輻射對物體的作用

A=QA/Q

——物體的吸收率

R=QR/Q

——物體的反射率

D=QD/Q

——物體的透過率

2022/11/263、熱輻射對物體的作用A=QA/Q——物體的吸收率R=284、黑體、鏡體、透熱體和灰體

黑體（絕對黑體）：

能全部吸收輻射能的物體，即A=1的物體

鏡體（絕對白體）：

能全部反射輻射能的物體，即R=1的物體

透熱體：能透過全部輻射能的物體，即D=1的物體

灰體：能夠以相等的吸收率吸收所有波長輻射能的物體

灰體的特點：它的吸收率A不隨輻射線的波長而變。它不是透熱體，即A+R=1,D=0。

2022/11/264、黑體、鏡體、透熱體和灰體黑體（絕對黑體）295、物體的發(fā)射能力---斯帝芬-波爾茨曼定律物體發(fā)射能力：物體在一定的溫度下，單位表面積、單位時間內(nèi)所發(fā)射的全部波長的總能量。用E表示，單位：W/m2。單色輻射能力：單位表面積、單位時間內(nèi)的發(fā)射某一特定波長的能力。2022/11/265、物體的發(fā)射能力---斯帝芬-波爾茨曼定律物體發(fā)射能力：物30

絕對黑體的單色發(fā)射能力Eλ0隨波長的變化的規(guī)律：2022/11/26絕對黑體的單色發(fā)射能力Eλ0隨波長的變化的規(guī)律：202231當(dāng)λ=0時，單色發(fā)射能力Eλ0均等于零；波長增加時，單色發(fā)射能力也隨之增加，達到一最高值后，Eλ0又隨λ的增加而減??；

λ=∞時，又回到零。黑體的發(fā)射能力

——斯蒂芬---波爾茨曼定律

2022/11/26當(dāng)λ=0時，單色發(fā)射能力Eλ0均等于零；黑體的發(fā)射能力——32黑體的發(fā)射常數(shù)或斯蒂芬---波爾茨曼常數(shù)

黑體的發(fā)射系數(shù)

絕對黑體的發(fā)射能力和絕對溫度的四次方成正比。灰體的發(fā)射能力E：C：灰體的發(fā)射系數(shù)，取決于物體性質(zhì)、表面情況和溫度。

2022/11/26黑體的發(fā)射常數(shù)或斯蒂芬---波爾茨曼常數(shù)黑體的發(fā)射系數(shù)絕33黑度（發(fā)射率）：同一溫度下，灰體的發(fā)射能力與黑體發(fā)射能力的比值6、克?；舴蚨?/p>

2022/11/26黑度（發(fā)射率）：同一溫度下，灰體的發(fā)射能力與黑體發(fā)射能力的比34——克?；舴蚨?/p>

一切物體的發(fā)射能力與其吸收率得比值均相等，且等于同溫度下的絕對黑體的發(fā)射能力，其值只與溫度有關(guān)。

由

和

在同一溫度下，物體的吸收率和黑度在數(shù)值上相等。ε表示灰體發(fā)射能力占黑體發(fā)射能力的分?jǐn)?shù)A為外界投射來的輻射能被物體吸收的分?jǐn)?shù)

2022/11/26——克?；舴蚨梢磺形矬w的發(fā)射能力與其吸收35二、兩固體間的相互輻射

1、

兩無限大平行灰體壁面之間的相互輻射

從壁面1輻射和反射的能量之和E1’2022/11/26二、兩固體間的相互輻射1、兩無限大平行灰體壁362022/11/262022/11/2637同理，從壁面2輻射和反射的能量之和E2’2022/11/26同理，從壁面2輻射和反射的能量之和E2’2022/11/26382022/11/262022/11/2639C1-2——總發(fā)射系數(shù)

2022/11/26C1-2——總發(fā)射系數(shù)2022/11/2640∴在面積均為A相距很小的平行面間的輻射傳熱速率為：

當(dāng)兩平行壁面間距離與表面積相比不是很小時

，輻射傳熱速率應(yīng)寫為：2022/11/26∴在面積均為A相距很小的平行面間的輻射傳熱速率為：41

C1-2：物體1對物體2的總發(fā)射系數(shù)，取決于壁面的性質(zhì)和兩個壁面的幾何因素。

例：車間內(nèi)有一高和寬各為3m的鑄鐵爐門，其溫度為227℃，室內(nèi)溫度為27℃。為了減少熱損失，在爐門前50mm處設(shè)置一塊尺寸和爐門相同的而黑度為0.11的鋁板，試求放置鋁板前、后因輻射而損失的熱量。

φ：幾何因子或角度系數(shù)，表示從輻射面積A所發(fā)射出的能量為另一物體表面所攔截的分?jǐn)?shù)。數(shù)值與兩表面的形狀、大小、相互位置以及距離有關(guān)。

2022/11/26C1-2：物體1對物體2的總發(fā)射系數(shù)，取決于壁面的性42解：(1)放置鋁板前因輻射損失的熱量取鑄鐵的黑度為2022/11/26解：(1)放置鋁板前因輻射損失的熱量取鑄鐵的黑度為2022/43（2）放置鋁板后因輻射損失的熱量用下標(biāo)1、2和i分別表示爐門、房間和鋁板。假定鋁板的溫度為TiK，則鋁板向房間輻射的熱量為：2022/11/26（2）放置鋁板后因