《流体力学与传热》4-5--热辐射.ppt

4.5,热辐射,4.5.1,基本概念,4.5.2,物体的辐射能力,4.5.3,两固体间的相互辐射,4.5.4,高温设备及管道的热损失,4.5.1,基本概念,1.,辐射：物体通过,电磁波来传递能量,的过程。,2.,热辐射：物体由于,热的原因,以电磁波的形式向,外发射能量的过程。（,0.1-100,m,）包,括所有可见光，大部分红外线和一部分,紫外线。,可见光（,0.38-0.78m,）,特点：,能量形式的转换,不需要任何介质,Q,R,Q,D,Q,A,N,Q,能量守恒定律：,吸收率,反射率,穿透率,3.,物体对热辐射的作用,总能量,Q,；被物体吸收,Q,A,；被反射,Q,R,；穿过物体,Q,D,黑体：,白体,(,镜体,),：,透热体：,A,R,D,=,f,(,物体性质、温度、表面状况、入射波长）,灰体：,以相同的吸收率吸收所有波长辐射能的物体,固体、液体：,D,=0,R,+,A,=1,（玻璃除外）,气体：,R,=0,A,+,D,=1,4.5.2,物体的辐射能力,物体在一定温度下，单位表面积、单位时间内所发射的,全部辐射能,(,波长从,0,到,),E,表示,W/m,2,0,黑体辐射,常数,5.669 10,-8,W/(m,2,K,4,),一、黑体,斯蒂芬,-,波尔茨曼定律,四次方定律表明，热辐射对温度特别敏感,绝对温度,C,0,黑体辐射,系数,5.669W/(m,2,K,4,),二、实际物体,黑度：,T,2,A,1,A,2,=1,E,1,E,0,（,1-,A,1,）,E,0,A,1,E,0,灰体,黑体,克希霍夫定律,结论：,（,1,）物体的辐射能力越强，其吸收率越大,善于吸收的物体必善于辐射,（,2,）,A,=,另一表示形式,同温度下，物体的吸收率与黑度数值上相等,（,3,）,A,，,E,E,在任何温度下、各种物体中以,黑体,的辐射能力为最大,一、两无限大平行灰体壁面,4.5.3,两固体间的相互辐射,设,T,1,T,2,E,1,、,E,2,1,、,2,面在温度,T,1,、,T,2,下的发射能力,E,1,、,E,2,1,、,2,面发射的总能量,单位面积的辐射热量：,将,代入：,总辐射系数,A,平面的传热面积,1-2,角系数,(,物体,1,发射辐射能被,2,拦截分率,),，（表,4-5,）,两平面的面积有限时（面积相等）：,两有限面积的平面：,二、一物体被另一物体包围,（,1,）很大的物体,2,包住物体,1,（,2,）物体,2,恰好包住物体,1,传热面积：,A,=,A,1,三、影响辐射传热的因素,1.,温度的影响,T,4,；低温可忽略，高温可能成为主要方式,2.,几何位置的影响,3.,表面黑度的影响,，可通过改变,大小强化或减小辐射传热,4.,辐射表面间介质的影响,减小辐射散热，在两换热面加遮热板（,小热屏）,4.5.4,高温设备及管道的热损失,对流：,辐射：,令,=1,总热损失：,h,T,对流,-,辐射联合传热系数，,W/(m,2,K),（,1,）空气自然对流，,t,W,5m/s,平壁保温层外,空气速度,u,=5m/s,【,例,4-11】,为了测量沿管内流动的热空气温度，在气流中安装热电偶，其读数为,200,o,C,，管内壁的温度为,100,o,C,，由于热电偶接头和管壁之间的辐射传热，热电偶读数有误差，试求空气的真实温度。空气与热电偶接头之间的对流表面传热系数为,46.6 W,m,-2,K,-1,，热电偶接头的黑度为,0.8,。,解：热电偶接头处与管壁的传热面积相比是很小的，因此这是闭合空间的辐射传热，,C,1-2,=C,1,=5.77,0.8=4.616 W,m,-2,K,-4,。,热空气向热电偶的对流传热量等于热电偶向管壁的辐射传热量，即,作业：,4-29,