传热传质学第6章—45学时

第六章 辐射换热(Radiation Heat Transfer),6.1辐射的基本概念,一、辐射的本质,辐射物体通过电磁波传递能量的过程,热辐射是由于物体内部微观粒子的热运动状态改变时，而将部分内能转变成电磁波的能量发射出去的过程。,热辐射的两大特点,可以在真空中传播；,能量形式在传播过程中发生了变化,6.1辐射的基本概念,由于起因不同，物体发射电磁波的波长也不同，可分为：,6.1辐射的基本概念,由于起因不同，物体发射电磁波的波长也不同，可分为：,0.38m 紫外线、X射线、射线, 0.380.76m 可见光, 0.761000m 红外线,0.764m 近红外,41000m 远红外, 1000m 无线电波,热辐射的波段=0.1100m,二、吸收率、反射率、穿透率,6.1辐射的基本概念,6.1辐射的基本概念,1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。,1879年J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐射力正比绝对温度的四次方规律。,1884年L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。,1896年Wien位移定律。,19世纪末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。,辐射换热的发展历程,1900年M.Planck定律。,6.1辐射的基本概念,6.2黑体辐射的基本定律,6.2黑体辐射的基本定律,6.2黑体辐射的基本定律,光学高温计,6.2黑体辐射的基本定律,6.2黑体辐射的基本定律,6.2黑体辐射的基本定律,对服从兰贝特定律的辐射，可以得到：,说明：单位时间、单位面积发出的辐射能，落到不同空间单位立体角内的数量不同，其数值正比于该方向与辐射表面法线方向夹角的余弦，故又称兰贝特定律为余弦定律。,定向辐射强度L与辐射力Eb之间的关系为：,6.2黑体辐射的基本定律,6.3 两无限大黑体平板间的辐射换热,（光谱发射率）,6.4 实际物体的辐射与吸收,6.4 实际物体的辐射与吸收,6.4 实际物体的辐射与吸收,(光谱吸收率),6.4 实际物体的辐射与吸收,6.4 实际物体的辐射与吸收,6.4 实际物体的辐射与吸收,例子：实际物体与黑体间的辐射换热。,当处于热平衡时得到：,6.5基尔霍夫定律,6.5基尔霍夫定律,4.5基尔霍夫定律,例题,温度为310K的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如图所示。试分析在计算与太阳能的热交换时，哪些表面可以看作灰体处理？为什么？,6.6无限大灰体间辐射换热特性,6.7 漫射表面间的角系数,6.7 漫射表面间的角系数,6.7 漫射表面间的角系数,1,6.8 灰表面间的辐射换热,（相当于无限大平板）,（室内电炉子、热电偶测温）,6.8 灰表面间的辐射换热,例：三个灰表面间的辐射换热,重辐射表面对封闭腔内辐射换热的影响,重辐射表面的温度,辐射换热的强化与削弱问题,电暖器及电炉取暖问题,太阳能热水器问题,冬天洗澡问题,植物结霜问题,提高热电偶测温精度问题,6.8 灰表面间的辐射换热,已知一个正四面体，每面面积为2m2。其中两个面为黑体，温度分别为1200K和500K，另两个面为黑度0.8的灰体并绝热。求两个黑体表面间的辐射换热热流及另两个绝热面的温度。,6.9 气体辐射,臭氧是在大气中产生的一种气体。平流层中的氧气在太阳紫外辐射下发生反应生成臭氧。臭氧分子由三个氧原子组成。,太阳射线包含一定的紫外成分。紫外辐射的波长范围从100nm到400nm，可分为三个波段：UV-A（315-400nm），UV-B（280-315nm）和UV-C（100280nm）。阳光穿过大气层时，UV-C无法通过，UV-B只能通过约10%。它们主要被臭氧吸收。大气层对UV-A几乎没有影响。因此到达地表的紫外线主要由UV-A和少量UV-B组成。大气中臭氧浓度的降低导致UV-B水平的升高。,近年来，臭氧层受到氟氯代烷等气体的破坏，这种现象已引起人们的普遍关注，并采取各种措施，减少并逐步停止氟氯代烷等的生产和使用，保护臭氧层。,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,6.9 气体辐射,是气体在总压力为一个大气压下由实验得到的黑度，以水蒸气或二氧