傳熱學(xué)-第8章-熱輻射基本定律和輻射特性

傳熱學(xué)-第8章-熱輻射基本定律和輻射特性匯報(bào)人：AA2024-01-20AAREPORTING目錄熱輻射基本定律輻射特性參數(shù)熱輻射傳遞過程物體表面熱輻射特性熱輻射測量技術(shù)與方法熱輻射應(yīng)用領(lǐng)域及案例分析PART01熱輻射基本定律REPORTINGAA描述普朗克定律描述了黑體輻射的光譜分布，給出了黑體輻射出射度與溫度、波長之間的關(guān)系。公式M(λ,T)=C1λ-5/(eC2/(λT)-1)其中，M(λ,T)為黑體的光譜輻射出射度，λ為波長，T為黑體的絕對溫度，C1和C2為普朗克常數(shù)。適用范圍普朗克定律適用于所有溫度下的黑體輻射。普朗克定律123斯蒂芬-玻爾茲曼定律描述了黑體輻射的總出射度與溫度之間的關(guān)系。描述E=σT4其中，E為黑體的總輻射出射度，σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，T為黑體的絕對溫度。公式斯蒂芬-玻爾茲曼定律適用于所有溫度下的黑體輻射。適用范圍斯蒂芬-玻爾茲曼定律

基爾霍夫定律描述基爾霍夫定律描述了物體在熱平衡狀態(tài)下的發(fā)射率和吸收率之間的關(guān)系。公式ε=α其中，ε為物體的發(fā)射率，α為物體的吸收率。對于不透明物體，基爾霍夫定律可簡化為ε=1-ρ，其中ρ為物體的反射率。適用范圍基爾霍夫定律適用于熱平衡狀態(tài)下的物體，且物體表面為漫反射表面。對于非漫反射表面或透明物體，基爾霍夫定律需要進(jìn)行修正。PART02輻射特性參數(shù)REPORTINGAA表示物體接近黑體的程度，其值在0-1之間，黑度為1的物體稱為黑體。物體在溫度T時(shí)輻射出射度與相同溫度的黑體輻射出射度之比，其值也在0-1之間。發(fā)射率與物體的材料、表面狀態(tài)、溫度等因素有關(guān)。黑度與發(fā)射率發(fā)射率黑度反射率與透射率反射率物體反射的輻射能與入射到物體表面的輻射能之比，其值在0-1之間。反射率與物體的材料、表面狀態(tài)、入射角等因素有關(guān)。透射率透過物體的輻射能與入射到物體表面的輻射能之比，其值也在0-1之間。透射率與物體的材料、厚度、入射角等因素有關(guān)。物體吸收的輻射能與入射到物體表面的輻射能之比，其值在0-1之間。吸收率與物體的材料、表面狀態(tài)、溫度等因素有關(guān)。吸收率物體散射的輻射能與入射到物體表面的輻射能之比，其值也在0-1之間。散射率與物體的材料、表面粗糙度、入射角等因素有關(guān)。散射率吸收率與散射率PART03熱輻射傳遞過程REPORTINGAA物體通過表面向外界空間發(fā)出熱輻射能。發(fā)射物體吸收投射到它表面的熱輻射能。吸收物體表面反射熱輻射能。反射熱輻射傳遞方式輻射傳熱方程描述物體之間通過熱輻射傳遞熱量的方程，包括發(fā)射、吸收和反射等因素。輻射強(qiáng)度方程描述物體表面某一點(diǎn)在某一方向上的熱輻射強(qiáng)度隨空間和時(shí)間的變化關(guān)系。熱輻射傳遞方程表面狀況物體表面的粗糙度、顏色、氧化程度等都會影響其熱輻射特性。介質(zhì)影響熱輻射在傳播過程中會受到介質(zhì)的影響，如大氣中的氣體、塵埃等會對熱輻射產(chǎn)生吸收、散射等作用。溫度物體的溫度越高，其熱輻射能力越強(qiáng)。熱輻射傳遞影響因素PART04物體表面熱輻射特性REPORTINGAA溫度越高，物體表面的熱輻射強(qiáng)度越大。根據(jù)普朗克輻射定律，黑體輻射出射度與溫度的四次方成正比，因此表面溫度的微小變化會導(dǎo)致熱輻射強(qiáng)度的顯著變化。不同波長的熱輻射強(qiáng)度受溫度影響不同。隨著溫度升高，物體表面輻射出的短波成分增加，而長波成分減少。表面溫度對熱輻射影響表面粗糙度對熱輻射影響表面粗糙度會影響物體表面的反射和吸收特性，從而影響熱輻射強(qiáng)度。一般來說，表面越粗糙，反射率越低，吸收率越高，熱輻射強(qiáng)度也越大。表面粗糙度還會影響熱輻射的方向性。粗糙表面會使熱輻射向各個(gè)方向散射，導(dǎo)致熱輻射的方向性變差。表面氧化程度對熱輻射影響表面氧化程度會影響物體表面的發(fā)射率和反射率，從而影響熱輻射強(qiáng)度。一般來說，表面氧化程度越高，發(fā)射率越高，反射率越低，熱輻射強(qiáng)度也越大。不同氧化程度的表面具有不同的光譜選擇性。例如，輕度氧化的表面可能對某些波長的熱輻射具有較高的反射率，而重度氧化的表面則可能具有較高的發(fā)射率。PART05熱輻射測量技術(shù)與方法REPORTINGAA03熱電偶測溫系統(tǒng)組成熱電偶、連接導(dǎo)線、顯示儀表等。01熱電偶測溫原理利用兩種不同金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)，將溫度差轉(zhuǎn)換為電勢差進(jìn)行測量。02熱電偶類型及特點(diǎn)K型、J型、T型等，各種類型具有不同的測溫范圍、精度和穩(wěn)定性。熱電偶測溫法紅外測溫儀類型及特點(diǎn)便攜式、在線式、掃描式等，具有非接觸、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。紅外測溫系統(tǒng)組成光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號處理電路、顯示記錄裝置等。紅外測溫原理利用物體紅外輻射能量與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，通過測量物體輻射的紅外能量來推算物體的溫度。紅外測溫法熱電偶測溫法精度較高，但需接觸被測物體；紅外測溫法為非接觸式測量，適用于高溫、有毒等惡劣環(huán)境。比較熱電偶測溫法和紅外測溫法根據(jù)被測物體溫度范圍、測量精度要求、測量環(huán)境等因素綜合考慮選用合適的測溫方法。同時(shí)，對于同一測溫點(diǎn)，可采用多種方法進(jìn)行測量以相互驗(yàn)證，提高測量準(zhǔn)確性。選用原則輻射測溫法比較及選用原則PART06熱輻射應(yīng)用領(lǐng)域及案例分析REPORTINGAA利用熱輻射原理，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，用于供暖、熱水等領(lǐng)域。太陽能集熱器太陽能光伏發(fā)電太陽能熱發(fā)電通過光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，需要考慮熱輻射對光伏電池效率的影響。利用太陽能產(chǎn)生的熱能驅(qū)動蒸汽輪機(jī)發(fā)電，需研究熱輻射在集熱、傳熱和儲熱過程中的作用。030201太陽能利用中熱輻射問題航天器熱控制在太空環(huán)境下，航天器表面受到太陽輻射和地球反照輻射的作用，需通過熱輻射方式進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。發(fā)動機(jī)熱輻射航空航天發(fā)動機(jī)在高溫高壓環(huán)境下工作，需要考慮熱輻射對發(fā)動機(jī)性能和壽命的影響。熱防護(hù)系統(tǒng)為保護(hù)航天器內(nèi)部設(shè)備和人員免受極端熱環(huán)境的影響，需研究熱輻射在熱防護(hù)系統(tǒng)中的作用。航空航天領(lǐng)域中熱輻射問題在建筑領(lǐng)域，利用熱輻射原理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和采光系統(tǒng)，提高建筑節(jié)能性能。建筑節(jié)