[工学]传热学-第9章-辐射传热的计算.ppt

传 热 学,第9章 辐射传热的计算,第章 辐射传热的计算,内容要求 掌握辐射传热的角系数； 两表面封闭系统的辐射传热； 多表面系统的辐射传热； 辐射传热的控制； 综合传热问题分析。,9.1 辐射传热的角系数,假设,进行辐射换热的物体表面之间是 不参与辐射换热的介质或真空； 参与辐射换热的物体表面为漫射灰体 或黑体表面； 每个物体的温度，辐射特性及 投入辐射分布均匀。,9.1.1 角系数,1. 角系数的定义,表面1对表面2的角系数：,表面2对表面1的角系数：,或：,几何量,9.1.2 角系数的性质,1. 非自见面的角系数等于0。,2. 角系数的相对性,根据角系数的定义：,则有：,3. 角系数的完整性,封闭空腔中：,或：,两表面组成封闭空腔：,多表面组成封闭空腔：,4. 角系数的可加性,求解：组合面A（1+2）对面A3的辐射角系数。,即是：,又由角系数的相对性：,因此：,9.1.3 角系数的计算,1. 两面封闭系统,两平行大平面：,两个面都是自见面：,有一个面为非自见面：,解：根据角系数的完整性：,又由角系数的相对性：,A3,解：作辅助面A3（非自见面）：,则：,由角系数的相对性：,2. 三个非凹表面组成封闭系统,3. 交叉线法,辅助线,解：封闭空腔 abcd 中 :,封闭空腔 abc ，abd中 :,因此：,9.2 两表面封闭系统的辐射换热,1. 任意位置的两黑体表面。,两黑体表面间的净辐射换热量：,或：,9.2.1 黑体表面间的辐射换热,2. 多个黑体组成的封闭空腔。,表面1对其它表面的辐射换热：,或：,第i个黑体表面的辐射换热量：,9.2.2 漫灰表面间的辐射换热,1. 有效辐射,设有一漫灰表面A，=。,与表面A 有关的能量有：,投入辐射 G,吸收辐射G,反射辐射G,自身辐射（辐射力）E =Eb,有效辐射 J,或：,合成辐射（净辐射热流）,或：,两式联立，消去G，且=。,对黑体表面：,得：,9.2.3 两漫灰表面间的辐射换热,1. 两漫灰表面构成封闭空腔，且T1T2：,分析,因此 A1 和 A2 的净辐射热量：,即是：,A3,同时,A1 的净辐射热量：,A2 的净辐射热量：,换热系统热平衡时：,将(a),(b),(c)相加，消去J1，J2得：,A3,或：,两漫灰表面间的辐射换热网络图,系统黑度：,2. 两漫灰表面间辐射换热的几种简化形式：,A1面为非自见面：,由：,得：,两个无限大平板间辐射换热：,由：,得：,两表面相差很大（大房间内小物体的辐射换热）,得：,由,9.3 多表面系统的辐射换热,辐射换热网络求解法： 应用有效辐射的概念，将辐射换热系统模拟 成相应的电路系统，借助于电学中基尔霍夫电流 定律求解该系统的辐射换热问题。,9.3.1 两漫灰表面间的辐射换热网络图,9.3.2 多表面封闭系统网络法求解的实施步骤,1. 画出等效的网络图。,三个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热,原则：注入每个节点的热流之和为零（列出 各节点有效辐射的关系式）。,节点J1：,节点J2：,节点J3：,2. 列出节点的电流方程。,已知三个表面温度T1, T2, T3；以及 A1, A2, A3, 1, 2, 3, X1,2, X1,3, X2,3。,确定每个表面的有效辐射J1, J2, J3和 净辐射热量1, 2, 3。,例如,3. 求解代数方程组，计算各表面的有效辐射。,4. 计算每个表面的净辐射传热量。,9.3.3 三表面封闭系统的两种特殊情形,1. 有一个表面为黑体表面,求解时分别列出3个节点的有效辐射方程式,2. 具有重辐射面的封闭空腔中的辐射换热：,重辐射面：辐射绝热面，净辐射热流为0。,两块平行放置的钢板之间的距离与其长和宽 相比，可以忽略不计，已知它们的温度分别 为t1=527，t2=27，发射率为1=2=0.8。 试计算： （1）板1的自身辐射； （2）板1的有效辐射； （3）板1的投入辐射； （4）板1的反射辐射； （5）板1，2的净辐射换热量。,例 题,9.5 辐射传热的控制,9.5.1 控制物体表面间辐射传热的方法,两漫灰表面间的辐射换热网络图,例如,1. 控制表面热阻,若强化换热，应减少各串联环节 中的最大热阻项。,改变表面积。,改变表面发射率。,若：,增大表面A1面积,2. 控制空间热阻,改变面积A。,改变角系数。,如何削弱物体表面 之间的辐射换热,采用反射率高的表面； 采用遮热板。,9.5.2 遮热板的原理,1. 遮热板的作用： 在整个辐射换热中净辐射换热量 为0。即遮热板即不向原系统放出 热量，也不从中吸收热量，只是在 热流通路中增大了原系统的热阻， 使换热表面之间的辐射换热受到阻碍。,已知：两个大平板A1, A2，温度T1, T2， 发射率1,2， 中间放置遮热板T3 (T3 =T3) ,3 = 3,分析：无，有遮热板时辐射换热量的变化。,（1）无遮热板时：,2. 分析有无遮热板时辐射换热量的变化,（2）有遮热板时,简化考虑：,可求：,且：,结论,加1块发射率与平板相同的遮热板后，,加n块发射率与平板相同的遮热板后，,工程中选用反射率高，发射率小的材料 做遮热板 。,3.