管式加热炉第二节辐射换热计算

1、第2节辐射换热计算,2.1 角系数 2.2 黑体间的辐射换热 2.3 有效辐射、灰体间的辐射换热 2.4 气体与外壳间的辐射换热 2.5 设备热损失的计算,2.1 角系数,2.1.1 角系数的定义 2.1.2 角系数的性质 2.1.3 几种简单情况下的角系数,2.1.1 角系数的定义,定义：黑表面A1在空间所有的方向上发 射的总能量，直接到达另一黑表 面A2的分率，叫做表面1对表面2 的角系数，用符号12表示,2.1.1 角系数的定义,讨论：12是能量分率，无单位；,12表示表面1对表面2的角系数，1表 面是辐射面，2表面是接受面；,角系数为几何性质，与表面的大小，相 对位置及形状有关，与表面

2、的T及无关,2.1.2 角系数的性质,归一性：,如果由n个表面组成一个封闭体系，则其中任意表面i对其它表面的角系数之和为1,即：,或：,2.1.2 角系数的性质,互换性：,对任意两表面i，j（面积分别为Ai，Aj）,均有：,证明：,表面1的总辐射能力为：,A1E01,表面1发射的被表面2吸收的能量为：,同理：表面2发射的被表面1吸收的能量为：,故两表面间交换的热量为：,显然，如果两黑表面温度相等（热平衡），T1=T2，则 E01=E02，Q12=0，有：,2.1.2 角系数的性质,完整性（可加性）：,若表面K=K1+K2+K3，则：,但：,2.1.3 几种简单情况下的角系数,两无限接近平面：,

3、一物包一物：,2.1.3 几种简单情况下的角系数,形成密闭系统的三凸面：,2.1.3 几种简单情况下的角系数,两无限延伸表面（拉线法）：,2.2 黑体间的辐射换热,式中：,有效辐射面积，又称当量冷平面面积 或辐射交换面积,2.3 有效辐射、灰体间的辐射换热,2.3.1 基本概念 2.3.2 Eefi的计算 2.3.3 几种简单情况下灰表面间辐射换 热量的计算,2.3.1 基本概念,自身辐射：,投入辐射： Eti,反射辐射： iEti,有效辐射： Eef,净辐射：,2.3.2 Eefi的计算,对包含n个表面的封闭系统，对任意i表面：,表面i的投入辐射总计为：,i表面的有效辐射为：,注：对于黑体，

4、由于不存在反射的问题，Eefi=E0i,2.3.3 几种简单情况下灰表面间辐射 换热量的计算,两个无限接近平面：,由于12=21=1，灰体：1=1=1-1，2=2=1-2 联立求解：,2.3.3 几种简单情况下灰表面间辐射 换热量的计算,一物包一物：,而：11=0，12=1，联立求解：,2.4 气体与外壳间的辐射换热,2.4.1 包壳为黑体 2.4.2 包壳为一灰体,2.4.1 包壳为黑体,包壳温度为Tt时，则气体对包壳的辐射速率应等于气体 的自身辐射gE0g减去气体吸收的投入辐射gE0g，即：,其中：g，g分别为气体的黑度和吸收率， 当TgTt时，gg,2.4.2 包壳为一灰体,包壳的黑度为t，温度为Tt时，其换热结果应比气体 与黑体包壳间的换热量小；可乘以一个修正系数（1+t）/2 ：,假设：,得到与对流传热系数相当的辐射系数：,W/(m2K),2.5 设备热损失的计算,由对流散失的热量：,由辐射散失的热量：,或：,其中：,2.5 设备热损失的计算,总热损失：,空气作自然对流：,平