工程熱力學(xué)第十七章

1、第17章輻射傳熱，第1節(jié)熱輻射的基本概念第2節(jié)熱輻射的基本定律第3節(jié)物體之間的輻射傳熱第4節(jié)太陽輻射第1節(jié)熱輻射的基本概念第1節(jié)。熱輻射的本質(zhì)。當(dāng)物體中原子內(nèi)部處于束縛態(tài)的電子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時(shí)，電子躍遷釋放的能量被交變電磁波輻射到周圍。這種能量叫做輻射能。輻射能是原子內(nèi)部復(fù)雜興奮的結(jié)果。只要物體的溫度高于絕對零度，它就不可避免地會(huì)發(fā)出輻射能。物體的溫度越高，它發(fā)出的輻射能就越多。熱輻射是一種不依賴于任何介質(zhì)，利用電磁波傳遞熱能的傳熱方式。輻射傳熱是一種傳熱過程，可以在真空中以光速進(jìn)行。根據(jù)電磁波在不同波長范圍內(nèi)的作用和用途，它們被分為宇宙射線、射線、x光、紫外線、可見光、紅外線和無線電波

2、。熱射線的波長主要在0.4100米范圍內(nèi)，包括可見光(波長0.40.7米)和紅外光(波長0.725米的近紅外光和波長25100米的遠(yuǎn)紅外光)。第二，質(zhì)量保證/質(zhì)量目標(biāo)的吸收率、反射率和穿透率質(zhì)量保證/質(zhì)量目標(biāo)的反射率QD/質(zhì)量目標(biāo)的穿透率質(zhì)量保證/質(zhì)量目標(biāo)的穿透率質(zhì)量保證/質(zhì)量目標(biāo)的吸收率，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的穿透率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1，質(zhì)量目標(biāo)的吸收率為1。無論是什么顏色，光滑表

3、面還是拋光表面，其反射率都比粗糙表面高幾倍。3，輻射力和單色輻射力，氣體幾乎不反射輻射能量，R0，A D=1。當(dāng)輻射能投射到固體或液體表面時(shí)，它在距離進(jìn)入表面很小的距離內(nèi)被吸收，D0，A R=1。任何善于吸收的物體(A較大)都不善于反射(R較小)，善于反射的物體也不善于吸收。1.輻射力：從=0到=單位時(shí)間內(nèi)單位面積物體發(fā)射的所有波長的總輻射能量。2.單色輻射力：在從D開始的波長范圍內(nèi)，物體的輻射力是dE，用dE除以波長間隔D得到的商，立體角：球面上給定區(qū)域到球面中心的球面角，其大小是用面積除以球面半徑的平方計(jì)算出來的。單位用符號sr(球形度)表示?？梢娒娣e：沿p方向發(fā)射的輻射能，dA的可見面積

4、是其在垂直于p，n方向的投影面積：可見面積為dA，p方向：可見面積為dAcos，=90，可見面積為0，3。定向輻射強(qiáng)度：單位時(shí)間內(nèi)單位立體角內(nèi)垂直于發(fā)射方向的單位可視區(qū)域發(fā)射的輻射能量。第二節(jié)熱輻射的基本規(guī)律，1。普朗克定律，黑體單色輻射力隨不同溫度下波長變化的定律。2.維恩位移定律，在一定溫度下，對應(yīng)于最大單色輻射力的波長m與黑體的熱力學(xué)溫度t成反比。(3)斯特凡-玻爾茲曼定律，黑體的輻射力與其熱力學(xué)溫度的四次方成正比。如果在半球空間的所有方向上方向輻射強(qiáng)度相等，即IP，1=IP，2=-=in，那么物體表面稱為漫射輻射表面，只有絕對黑體表面是漫射輻射表面。蘭伯特定律：絕對黑體表面的方向輻射強(qiáng)

5、度在沿半球空間的所有方向上是相等的。(4)朗伯定律：在單位時(shí)間內(nèi)，單位立體角內(nèi)黑體表面積發(fā)射的輻射能沿半球空間的不同方向是不同的。對于黑體，輻射能DQ0、dA從黑體微元區(qū)DA發(fā)射到半球空間，黑體的輻射力等于其定向輻射強(qiáng)度I0的倍。黑體輻射能量按波長分布服從普朗克定律，按空間分布服從朗伯定律，輻射力由斯蒂芬玻爾茲曼定律決定。維恩位移定律揭示了最大值的分布規(guī)律5.基爾霍夫定律，輻射力和吸收率之間的關(guān)系。表面輻射傳熱平衡2: T=T0，q=0在熱平衡時(shí)，基爾霍夫定律：任何物體的輻射力與吸收率之比總是等于絕對黑體在相同溫度下的輻射力，與物體的性質(zhì)無關(guān)。對于任何對象，1?；鶢柣舴蚨傻臄?shù)學(xué)表達(dá)式：A1，

6、因此，在任何溫度下，絕對黑體的輻射力是所有物體中最大的。物體的輻射力越大，其吸收率就越大。2.黑度或發(fā)射率：同一溫度下，實(shí)際物體的輻射力E與絕對黑體的輻射力E0之比稱為“黑度”。在溫度相等的熱平衡條件下，物體的黑度總是等于其吸收率，即黑度表示物體的輻射力接近黑體的輻射力，是分析和計(jì)算輻射傳熱的重要參數(shù)。同一物體的黑度隨其溫度和表面狀態(tài)而變化。單色黑度：同一溫度下物體的單色輻射力E與絕對黑體的單色輻射力E0之比，即3。灰體：如果在相同溫度和波長下，物體的單色輻射力E與絕對黑體的單色輻射力E0之比在所有波長下都是固定的，這樣的物體稱為“灰體”。它的值與波長無關(guān)，小于1。灰體的性質(zhì)：1 .在相同溫度

7、下，灰體的輻射光譜是連續(xù)的，其曲線與絕對黑體的相似?；殷w的吸收率等于它的黑度，與投影無關(guān)。在熱射線范圍內(nèi)，大多數(shù)工程材料可被視為灰燼。在相同溫度下，任何物體的輻射力總是小于黑體的輻射力。第三節(jié)：物體之間的輻射傳熱；第一節(jié)：黑體之間的輻射傳熱；角度因子：表面1發(fā)射的輻射能量落在表面2上的百分比，用X1，2表示，它被稱為表面1與表面2的角度因子。X2，1被稱為表面2到表面1角度系數(shù)。在溫度相等的熱平衡條件下，兩個(gè)表面之間的輻射傳熱量Q1，2，在輻射傳熱過程中，兩個(gè)表面的角系數(shù)具有相關(guān)性。它也適用于非等溫灰面間輻射傳熱的計(jì)算。雙面輻射傳熱的空間熱阻和由三個(gè)黑體表面組成的封閉腔內(nèi)的輻射傳熱：封閉腔內(nèi)的

8、角系數(shù)是完全的。如果平面1是平的或凸的，X1，10，2?；殷w之間的輻射熱傳遞和有效輻射，投射輻射：投射到表面1上的外部輻射。吸收輻射：被表面1吸收的部分。反射輻射：被表面1反射的部分。表面1的輻射力。有效輻射：表面1的自輻射和反射輻射之和。表面1與外界之間的輻射熱交換量Q1稱之為灰體的“表面熱阻”。黑度越大，表面熱阻越小。兩灰體之間的輻射傳熱計(jì)算，三灰體之間的輻射傳熱計(jì)算，三灰體和兩灰體之間的輻射傳熱計(jì)算，銫系統(tǒng)的輻射系數(shù)，距離遠(yuǎn)小于兩平行平墻的輻射傳熱系統(tǒng)：A2A14.熱屏蔽的應(yīng)用，它是一個(gè)薄板插入輻射傳熱表面之間，以削弱輻射傳熱。在兩個(gè)灰體表面之間插入一個(gè)與灰體黑度相同的薄板，其輻射傳熱減少一半。隔熱罩減少熱輻射的原因是，對于接收器，隔熱罩變成發(fā)射器，而T3T1；發(fā)射器和接收物體之間的溫度下降是一次，但是它被隔熱罩分成多次下降，使得接收物體獲得的熱量減少。在實(shí)際工程中，為了有效地削弱輻射傳熱，通常采用低黑度的金屬板作為隔熱屏。在實(shí)施例1中，黑度為0.05的拋光鋁板被插入黑度為0.8的兩個(gè)平行表面之間。找出有多少十分之一的輻射熱交換量沒有插入隔熱罩。在埃及目前采用直徑d=15mm的熱電偶測量空氣溫度，空氣流量w=5m/s，空氣對保護(hù)套管的傳熱系數(shù)=21.7 W/(m2K)，管道內(nèi)壁溫度tw=13