《輻射換熱的計算》PPT課件

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1、第八章輻射換熱的計算主要內容：8-1角系數的定義、性質及計算8-2被透熱介質隔開的兩固體表面間的輻射換熱8-3多表面系統輻射換熱的計算8-4輻射換熱的強化與削弱8-5氣體輻射兩個表面之間的輻射換熱量與兩個表面之間的相對位置有很大關系§8-1角系數的定義、性質及計算表面相對位置的影響a圖中兩表面無限接近，相互間的換熱量最大；b圖中兩表面位于同一平面上，相互間的輻射換熱量為零。由圖可以看出，兩個表面間的相對位置不同時，一個表面發(fā)出而落到另一個表面上的輻射能的百分數隨之而異，從而影響到換熱量。一.角系數的定義角系數是進行輻射換熱計算時空間熱

2、組的主要組成部分。定義：把表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的百分數稱為表面1對表面2的角系數，記為X1,2。同理，表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的百分數稱為表面1對表面2的角系數，記為X2,1二.角系數的性質研究角系數的性質是用代數法（代數分析法）求解角系數的前提：假定：（1）所研究的表面是漫射的（2）在所研究表面的不同地點上向外發(fā)射的輻射熱流密度是均勻的1、角系數的相對性一個微元表面到另一個微元表面的角系數(1)兩微元面間的輻射同理：整理（1）、（2）式得：(2)(3)兩微元表面角系數的相對性表達式：（2）兩個有限大小表面之間角系

3、數的相對性當時，凈輻射換熱量為零，即則有限大小表面間角系數的相對性的表達式：(4)2、角系數的完整性對于由幾個表面組成的封閉系統，據能量守衡原理，從任何一個表面發(fā)射出的輻射能必全部落到封閉系統的個表面上。因此，任何一個表面對封閉腔各表面的角系數之間存在下列關系：(5)角系數的完整性注：若表面1為非凹表面時，X1,1=0；若表面1為凹表面，3、角系數的可加性如圖8-4所示從表面1上發(fā)出而落到表面2上的總能量，等于落到表面2上各部分的輻射能之和，于是有如把表面2進一步分成若干小塊，則有(6)角系數的可加性注意，利用角系數可加性時，只有對角

4、系數符號中第二個角碼是可加的，對角系數符號中的第一個角碼則不存在類似的關系。從表面2上發(fā)出而落到表面1上的輻射能，等于從表面2的各部分發(fā)出而落到表面1上的輻射能之和，于是有角系數的上述特性可以用來求解許多情況下兩表面間的角系數值(7)(8)三、角系數的計算方法直接積分法代數分析法幾何分析法求解角系數的方法1、直接積分法按角系數的基本定義通過求解多重積分而獲得角系數的方法如圖所示的兩個有限大小的面積，可以得到微元面積對的角系數為dω1dA1dA2上式積分可得即dω1dA1dA22、代數分析法利用角系數的相對性、完整性及可加性，通過求解代

5、數方程而獲得角系數的方法稱為代數分析法。(1)三個非凹表面組成的封閉系統圖8-5三個非凹表面組成的封閉系統由角系數完整性由角系數相對性A3A2A1三表面封閉空間角系數的確定上述方程解得：由于垂直紙面方向的長度相同，則有：(2)任意兩個非凹表面間的角系數如圖所示表面和假定在垂直于紙面的方向上表面的長度是無限延伸的，只有封閉系統才能應用角系數的完整性，為此作輔助線ac和bd，與ab、cd一起構成封閉腔。兩個非凹表面及假想面組成的封閉系統根據角系數的完整性：兩個非凹表面及假想面組成的封閉系統上述方法又被稱為交叉線法。注意：這里所謂的交叉線和

6、不交叉線都是指虛擬面斷面的線，或者說是輔助線。兩個非凹表面及假想面組成的封閉系統例題8-1，求下列圖形中的角系數解：解：解：解：解：注：利用這樣的分析方法，擴大線圖的使用，可以得出很多幾何結構簡單的角系數例題8-2：求圖中1、4兩個表面之間的角系數解：從圖中可知，表面2對表面3和表面2對表面1＋3的角系數都可以從圖5－20中查出：X2，3＝0.10X2，1＋3＝0.15。由角系數的可分性X2，1＋3＝X2，1＋X2，3可得到：X2，1＝X2，1＋3－X2，3。再根據角系數的互換性A1X1,2＝A2X2,1即可得到：X1,2＝A2X2,

7、1/A1=A2(X2,1+3-X2,3)/A1=2.5(0.15-0.10)/1=0.125例.試確定如圖所示的表面1對表面2的角系數X1，2。一、兩黑體表面組成的封閉腔間的輻射換熱計算如圖8-7所示，黑表面1和2之間的輻射換熱量為§8-2被透明介質隔開的兩固體表面間的輻射換熱黑體系統的輻射換熱（2）有效輻射：單位時間內離開單位面積的總輻射能為該表面的有效輻射，記為J。表面的反射比，可表示成有效輻射自身射輻射E投入輻射被反射輻射的部分1、有效輻射（1）投入輻射：單位時間內投射到單位面積上的總輻射能，記為G。二、兩漫灰表面組成的封閉系統

8、的輻射換熱計算有效輻射示意圖考察表面溫度均勻、表面輻射特性為常數的表面1（如圖8-8所示）。根據有效輻射的定義，表面1的有效輻射有如下表達式：在表面外能感受到的表面輻射就是有效輻射，它也是用輻射探測儀能測量到的單位表面積